CN104864016A - 一种减震器总成及其缓冲块结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于减震器总成的缓冲块结构，包括：顶部、底座以及设置在顶部和底座之间的负泊松比组件，负泊松比组件包括多层负泊松比模块，负泊松比模块包括：支撑层和与支撑层连接的连接层，相邻负泊松比模块分别具有的支撑层和连接层相连接；负泊松比模块包括多个负泊松比单元，负泊松比单元是由连接层围挡支撑层形成的中空结构。本发明还公开了一种减震器总成。实施本发明的减震器总成及其缓冲块结构，结构设计合理，可以得到期望的非线性刚度值，提高车辆行驶的平顺性，进一步提高缓冲块抵抗冲击载荷的能力。

Description

一种减震器总成及其缓冲块结构

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，尤其涉及一种减震器总成及其缓冲块结构。

背景技术

减振器总成是车辆的重要性能件，其起到缓冲路面冲击、衰减悬架和车身震动的作用。缓冲块作为减振器总成的重要组成构件之一，其刚度性能直接影响着减振器缓解冲击及震动的效果，影响着车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性，其耐久性能也直接影响着减振器总成的使用寿命。

现有技术中，减振器总成使用的缓冲块大多都为聚氨酯材料制成的实体结构，这种缓冲块由于材料特性及结构设计不合理等因素，往往达不到期望的非线性刚度曲线要求，请参见图7所示，为现有技术中聚氨酯材料缓冲块的刚度曲线与理想刚度曲线的对比图，其中，曲线m是目前聚氨酯材料缓冲块能达到的刚度曲线，曲线n为期望达到的刚度曲线。由该对比图可知，传统聚氨酯材料制成的缓冲块在受力压缩程度较轻的情况下，其能够起到的缓冲作用一般。

综上，传统结构设计的缓冲块是造成车辆过冲击路面的平顺性和制动点头性能较差的原因之一。同时，现有缓冲块抗冲击性能欠佳，在车辆耐久路试中，长期的冲击可能造成缓冲块开裂或破损。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种减震器总成及其缓冲块结构，结构设计合理，可以得到期望的非线性刚度值，提高车辆行驶的平顺性，进一步提高缓冲块抵抗冲击荷载的能力。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种用于减震器总成的缓冲块结构，包括：顶部、底座以及设置在顶部和底座之间的负泊松比组件，负泊松比组件包括多层负泊松比模块，负泊松比模块包括：支撑层和与支撑层连接的连接层，相邻负泊松比模块分别具有的支撑层和连接层相连接；负泊松比模块包括多个负泊松比单元，负泊松比单元是由连接层围挡支撑层形成的中空结构，其中：由负泊松比单元的两端对其进行压缩可使其在与压缩方向相垂直的方向侧收缩。

其中，负泊松比单元的截面为四边形、内凹四边形、六边形以及内凹六边形中的任一种。

其中，支撑层为单层环状结构，其圆周向包括环绕其中心轴线而设的多个V型结构。

其中，支撑层至少包括互成一定角度设置的第一侧壁和第二侧壁，两侧壁相连且由连接层围挡形成负泊松比单元。

其中，连接层为单层环状结构，其圆周向包括环绕其中心轴线而设的多个槽体，多个槽体的两端分别与两侧壁相连的两端相适配。

其中，支撑层为多层环状结构，其圆周向为环绕其中心轴线而设的多圈V型结构，相邻的多圈V型结构设置为平行或交错。

其中，顶部、支撑层、连接层以及底座采用同一种材料制成，其之间一体成型。

其中，顶部、支撑层、连接层以及底座采用不同材料制成，其之间采用胶粘固连为一体。

其中，负泊松比组件的层数、负泊松比模块的层高以及负泊松比模块具有的负泊松比单元的个数分别设为可调。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种具有上述缓冲块的减震器的技术方案。

本发明所提供的减震器总成及其缓冲块结构，具有如下有益效果：由于在顶部和底座之间设置用以获得非线性刚度值的负泊松比组件，负泊松比组件包括多层负泊松比模块，负泊松比模块包括支撑层和与支撑层连接的连接层，相邻负泊松比模块分别具有的支撑层和连接层相连接；连接层围挡支撑层形成多个负泊松比单元，由负泊松比单元的两端对其进行压缩可使其在与压缩方向相垂直的方向侧收缩。通过合理地结构设计，得到期望的非线性刚度值，提高车辆行驶的平顺性，进一步提高缓冲块抵抗冲击荷载的能力。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例减震器总成缓冲块的结构示意图。

图2是本发明实施例减震器总成缓冲块的局部放大结构示意图。

图3是本发明减震器总成缓冲块的负泊松比组件的受力收缩简图。

图4是本发明实施例减振器总成缓冲块的负泊松比单元简图。

图5是本发明实施例减振器总成缓冲块的负泊松比单元受力分析图。

图6是本发明实施例减振器总成缓冲块的负泊松比单元的组合受力分析图。

图7是现有技术中聚氨酯材料缓冲块的刚度曲线与理想刚度曲线的对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合参见图1-图5所示，为本发明减震器总成缓冲块的实施例一。

如图1所示，为本发明实施例减震器总成缓冲块的结构示意图。本实施例中的减震器总成及其缓冲块结构包括：顶部1、底座3以及设置在顶部1和底座3之间的负泊松比组件2，负泊松比组件2包括多层负泊松比模块2a，2b或2c，负泊松比模块2a，2b或2c包括：支撑层21和与支撑层21连接的连接层22，相邻负泊松比模块2a，2b或2c分别具有的支撑层21和连接层22相连接；负泊松比模块2a，2b或2c包括多个负泊松比单元T，负泊松比单元T是由连接层22围挡支撑层21形成的中空结构。

具体实施时，负泊松比单元T的截面可以为四边形、内凹四边形、六边形以及内凹六边形中的任一种，其中：由负泊松比单元T的两端对其进行压缩可使其在与压缩方向相垂直的方向侧收缩。

本实施例中的负泊松比组件2是指具有加载硬化越压越强、良好的吸收冲击性能、良好的抗缺口及抗断裂性能以及轻量化优点的结构。其中：泊松比是负的材料横向应变与纵向应变的比值，它是反映材料横向变形的弹性常数。通常材料的泊松比均为正值，即如果在某个方向上拉伸材料，则会在与其垂直的方向上收缩；同样，如果在某一方向上压缩材料，则会在与其垂直的方向上膨胀。而本实施例中的负泊松比组件2与常规材料刚好相反，当在某个方向上对其进行拉伸时，其会在与该拉伸方向相垂直的方向上进行膨胀。当在某个方向上对其进行压缩时，则会在与该压缩方向相垂直的方向上进行收缩。

负泊松比组件2的上述特性是通过如下结构实现的。本实施例中，负泊松比组件2包括九层负泊松比模块，图示示意出了2a，2b及2c三层，每层负泊松比模块2a，2b或2c均包括：支撑层21和与支撑层21连接的连接层22。其中：支撑层21为单层环状结构，本实施例中设为圆环状，在支撑层21的圆周向设置有多个内凹式V型结构，该内凹式V型结构是围绕支撑层21的中心轴线而设的。

进一步的，请参见图2，为本发明实施例减震器总成缓冲块的局部放大结构示意图，上述内凹式V型结构主要是由互成一定角度且相连的第一侧壁211和第二侧壁212组成，第二侧壁212在两侧壁211，212的开口端连接有一厚度与两侧壁211，212的厚度相同的抵挡壁213。抵挡壁213的另一侧连接相邻侧互成一定角度两侧壁211，212中的第一侧壁211，这样就在支撑层21的圆周向形成了多个内凹式的V型结构，且该结构为中心对称结构。本实施例中，第一侧壁211和第二侧壁212之间的夹角（图4所示α）可以对缓冲结构的非线性刚度产生影响，下述详细说明。 

进一步的，连接层22为单层环状结构，本实施例中设为圆环状，直径大小与支撑层21的直径大小相同，连接层22的圆周向间隔设有多个槽体221，该多个槽体221是围绕连接层22的中心轴线而设的。其中：多个槽体221之间的间隔设为等距，其设置位置与上述支撑层21设置第一侧壁211和第二侧壁212的位置相对应。

具体地，当连接层22与支撑层21连接时，本实施例中使用胶粘连接，支撑层21第一侧壁211和第二侧壁212相连接的封闭侧刚好能够对应放置在多个槽体221中，而上述支撑层21具有的抵挡壁213刚好能够抵压在上一层负泊松组件连接层22具有的两槽体221间的连接位置。按如此方式装配，连接层22和支撑层21进行间隔层叠粘接，并在顶部和底部分别粘接顶部1和底座3后形成上述具有多层结构负泊松比组件2。

进一步的，相邻两层的连接层22围挡上述具有一定夹角的第一侧壁211和第二侧壁212形成一个负泊松比单元T，相粘接支撑层21和连接层22间的高度为负泊松比模块的层高，所设置第一侧壁211和第二侧壁212的组数为负泊松比模块具有的负泊松比单元T的个数。

本实施例中，负泊松比单元T是截面呈内凹四边形形状的中空结构。可以理解的是，当连接层22不设置上述槽体221而是一圆环状的平板结构时，负泊松比单元T就为截面为四边形形状的中空结构。以下详细说明负泊松比单元T在受力压缩时可以得到期望的非线性刚度值的方式。

如图3所示，为本发明减震器总成缓冲块的负泊松比组件的受力收缩简图，其中：图示左侧为截面是本实施例中内凹四边形的负泊松比组件2在原始状态下的内部结构示意，图示右侧为实施例中内凹四边形的负泊松组件2在如图3所示上下方向（平面）进行压缩时，在如图3所示的左右方向（平面，立体产品实际为圆周向）进行压缩的内部结构示意。由此可知，具体实施时，当由负泊松比组件的两端对其进行压缩时，可使其在与压缩方向相垂直的方向侧收缩。

参见图4，为本发明实施例减振器总成缓冲块的负泊松比单元简图，其中：一个负泊松比单元可以简化为一个内凹四边形结构。内凹四边形结构的设计变量包括h，w，α和β，修改上述任何一个变量都可以改变负泊松比单元的负泊松比特性，其配合整个缓冲块所包括的负泊松比组件的层数以及每层包含的负泊松比单元数，便可实现理想的非线性刚度曲线要求。

具体地，如图5所示，为本发明实施例减振器总成缓冲块的负泊松比单元的受力分析图，当内凹四边形结构受到如图4所示向下的压缩载荷F，若固定A点不动，则D点沿Y向向下运动到D’点，B点沿X向运动到B’点，C点沿X向运动到C’点，产生的效果即是AB边、AC边、BD边和CD边都向内凹四边形的中心靠拢。

如图6所示，为本发明实施例减振器总成缓冲块的负泊松比单元的组合受力分析图，当由多个负泊松比单元T叠加组合在一起的负泊松比组件2受到如图6所示上下方向的压缩载荷时，由于相邻负泊松比单元T之间力的传递作用，所有负泊松比单元T的边都向受力中心靠拢，因此，缓冲块中心的材料密度增大，形成一种强化材料的效果，增强抵抗冲击载荷的能力。

本发明减震器总成缓冲块的其它实施方式中，通过改变负泊松比模块的层数和负泊松比模块的层高均能够影响减振器总成缓冲块的非线性曲线刚度，通过将上述参数设为可调，更容易实现减振器总成缓冲块的功能导向设计，能够得到不同的非线性刚度值，从中找到期望的非线性刚度值，提高车辆行驶的平顺性。

同时，支撑层21还可以设为多层环状结构，例如：支撑层21的圆周向可以是环绕其中心轴线而设的多圈V型结构，相邻的多圈V型结构设置为平行或交错，这样就能够实现负泊松比单元T为截面是六边形或内凹六边形的负泊松比结构。当然，也可以是其它多边形截面形状的负泊松比单元T，只要满足负泊松比单元T由两端受力压缩可使其在与受力压缩方向相垂直的方向侧进行收缩即可。

此外，支撑层和连接层可以由不同种材料制成，例如：底座和支撑层由尼龙材料制成，而顶部和连接层由聚氨酯材料制成，再如：顶部、支撑层、连接层以及底座也可以一体成型等，其均没有改变本发明减震器总成缓冲块结构的实质。

本发明还公开了一种具有上述缓冲块结构的减震器总成，其具体实施方式与上述缓冲块的实施方式相同，此处不再赘述。

本发明的减震器总成及其缓冲块结构，具有如下有益效果：由于在顶部和底座之间设置用以获得非线性刚度值的负泊松比组件，负泊松比组件包括多层负泊松比模块，负泊松比模块包括支撑层和与支撑层连接的连接层，相邻负泊松比模块分别具有的支撑层和连接层相连接；连接层围挡支撑层形成多个负泊松比单元，由负泊松比单元的两端对其进行压缩可使其在与压缩方向相垂直的方向侧收缩。通过合理地结构设计，得到期望的非线性刚度值，提高车辆行驶的平顺性，进一步提高缓冲块抵抗冲击荷载的能力。

Claims (10)

1.一种用于减震器总成的缓冲块结构，其特征在于，包括：顶部、底座以及设置在所述顶部和所述底座之间的负泊松比组件，所述负泊松比组件包括多层负泊松比模块，所述负泊松比模块包括：支撑层和与所述支撑层连接的连接层，相邻负泊松比模块分别具有的所述支撑层和所述连接层相连接； 

所述负泊松比模块包括多个负泊松比单元，所述负泊松比单元是由所述连接层围挡所述支撑层形成的中空结构，其中：

由所述负泊松比单元的两端对其进行压缩可使其在与所述压缩方向相垂直的方向侧收缩。

2.如权利要求1所述的用于减震器总成的缓冲块结构，其特征在于，所述负泊松比单元的截面为四边形、内凹四边形、六边形以及内凹六边形中的任一种。

3.如权利要求1或2所述的用于减震器总成的缓冲块结构，其特征在于，所述支撑层为单层环状结构，其圆周向包括环绕其中心轴线而设的多个V型结构。

4.如权利要求3所述的用于减震器总成的缓冲块结构，其特征在于，所述支撑层至少包括互成一定角度设置的第一侧壁和第二侧壁，所述两侧壁相连且由所述连接层围挡形成所述负泊松比单元。

5.如权利要求4所述的用于减震器总成的缓冲块结构，其特征在于，所述连接层为单层环状结构，其圆周向包括环绕其中心轴线而设的多个槽体，所述多个槽体的两端分别与所述两侧壁相连的两端相适配。

6.如权利要求1或2所述的用于减震器总成的缓冲块结构，其特征在于，所述支撑层为多层环状结构，其圆周向为环绕其中心轴线而设的多圈V型结构，所述相邻的多圈V型结构设置为平行或交错。

7.如权利要求1所述的用于减震器总成的缓冲块结构，其特征在于， 所述顶部、所述支撑层、所述连接层以及所述底座采用同一种材料制成，其之间一体成型。

8.如权利要求1所述的用于减震器总成的缓冲块结构，其特征在于，所述顶部、所述支撑层、所述连接层以及所述底座采用不同材料制成，其之间采用胶粘固连为一体。

9.如权利要求1所述的用于减震器总成的缓冲块结构，其特征在于，所述负泊松比组件的层数、所述每层负泊松比组件负泊松比模块的层高以及所述每层负泊松比组件负泊松比模块具有的负泊松比单元的个数分别设为可调。

10.一种减震器总成，其特征在于，所述减震器总成包括如权利要求1-9任一项所述的用于减震器总成的缓冲块结构。