CN104875571B - 一种车辆用减振缓冲机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆用减振缓冲机构，包括上连接板、铰接件、下连接架和空气弹簧，所述铰接件包括上连杆、第一铰轴和下连杆，所述上连杆的上端安装在上连接板上，所述下连杆的下端安装在下连接架上，所述上连杆的下端通过水平设置的第一铰轴铰接在下连杆的上端，所述空气弹簧位于上连接板和下连接架之间且其上下两端分别安装在上连接板和下连接架上，所述下连接架用于安装车轮及驱动车轮移动的电机，所述上连接板用于支撑车辆的水平悬梁。本发明结构简单，所占空间小。由于空气弹簧本身有阻尼，且刚度和阻尼随压缩程度递增，因此不需并联减振器，减小了结构空间，减轻了结构重量。

Description

一种车辆用减振缓冲机构

技术领域

本发明属于减振器领域，更具体地，涉及一种车辆用减振缓冲机构。

背景技术

车辆在行驶过程中，崎岖复杂路面的不平整度会对其产生冲击载荷，影响其行驶的平顺性及稳定性，长时间的动载荷也会对车辆的部分零件造成损坏。因此解决车辆的减振缓冲问题是其设计过程的一个重要环节。而车辆中对其减振缓冲起主要作用的是其悬挂减振系统。

目前常规车辆的悬挂减振系统比较成熟，一般来说悬挂减振系统分为非独立悬挂和独立悬挂：非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端，当一侧车轮跳动时，另一侧车轮也相应跳动，使得车身振动和倾斜；独立悬挂的车轴分为两段，每只车轮由减振缓冲单元独立安装在车架下，当一侧车轮发生跳动时，另一侧车轮不受影响，两边车轮可以独立运动。车辆悬挂减振系统包括减振系统和传力装置两部分，这两部分分别起缓冲减振和力的传递作用。

车辆减振系统由弹性元件、减振器和导向元件构成，主要用来解决路面不平而给车身带来的冲击，加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平稳性。减振系统分为主动减振和被动减振:主动减振是指系统中的弹性元件刚度及减振器阻尼可控，其大小根据车辆实际工况来进行调整，已到达兼顾操纵稳定性和乘坐舒适性的减振缓冲效果；被动减振是指系统中的弹性元件刚度及减振器阻尼为固有的刚度、阻尼，在车辆行驶时不能调节。其中弹性元件一般有钢制弹簧、空气/充气弹簧、橡胶/弹性体。主动减振系统虽然减振过程受控，但系统需要一整套反馈调节系统，因此所占空间较大，且系统复杂、造价昂贵。被动减振系统结构简单，所占体积相对较小，因此在体积大小受限的车辆上应用较多。被动减振系统中最常用的弹性元件为钢制螺旋弹簧，由于螺旋弹簧只具备缓冲作用，因此需与减振器并联，使用的最为广泛的减振器为液力减振器，例如博尔德汽车零部件有限公司李良松等人提供的《一种液力减振器》(专利号：201320638548.X)。由于螺旋弹簧的刚度一旦固定在变形过程就基本不会改变，因此这种被动减振的减振效果只能针对车辆某一特定工况最优。弹簧刚度减小能提高车辆行驶的平顺性，但对改善轮胎的动载荷不利，而且太软的弹簧需要相当大的安装空间，在车辆上无法布置；弹簧刚度提高能提高车辆承载能力，但行驶过程中振动也会增加，因此现行的被动减振系统无法兼顾体积小、承载力大的要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种体积小、承载力大的减振缓冲机构，以解决现有被动减振系统不能兼顾体积小、承载力大的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种车辆用减振缓冲机构，其特征在于：包括上连接板、铰接件、下连接架和空气弹簧，所述下连接架用于支撑车轮轴，所述上连接板用于支撑车辆的水平悬梁；其中，所述铰接件包括上连杆、第一铰轴和下连杆，所述上连杆的上端安装在上连接板上，所述下连杆的下端安装在下连接架上，所述上连杆的下端通过水平设置的、与车轮轴轴线垂直的第一铰轴铰接在下连杆的上端，所述空气弹簧位于上连接板和下连接架之间且其上下两端分别安装在上连接板和下连接架上；当路面不平整导致车辆其中一侧的车轮升高时，则铰接件的下连杆相对于上连杆发生转动，同时空气弹簧靠近车轮的一侧被压缩，从而起到减振缓冲的作用。

优选地，所述铰接件的数量为两个，两个铰接件左右对称设置在上连接板的两侧，所述的铰接件的上连杆通过水平设置的第二铰轴铰接在上连接板上，下连杆通过水平设置的第三铰轴铰接在下连接架上，所述第一铰轴、第二铰轴和第三铰轴的轴线相互平行。

优选地，所述上连杆的下端设置有通槽，所述上连杆的上端伸入所述通槽内，所述第一铰轴穿过上连杆的下端和下连杆的上端后将上连杆和下连杆连接在一起。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)结构更加简单，所占空间小；由于空气弹簧本身有阻尼，且刚度和阻尼随压缩程度递增，因此不需并联减振器，减小了结构空间，减轻了结构重量；

2)承载力较强，由于空气弹簧的刚度阻尼特性的非线性，随之弹簧形变的增大，其承载力急剧增大，因此该悬挂减振结构能够以较简单的结构实现强的承载力；

3)本发明使用一个铰接件时，如果车轮受力，减振缓冲机构只沿一个方向压缩转动，运动方向单一使得减振过程具有高可靠性；

4)本发明在使用两个铰接件时，如果一侧受力，根据空气弹簧的压缩量，机构自适应调整压缩转动方向，增大了车辆对复杂崎岖地形的适应性；如果整体受力，则车轮整体平动，保证了车身姿态不发生倾斜，增加车身的平稳性。

附图说明

图1为本发明的具体实施例一的整体示意图；

图2为本发明的具体实施例一的结构分解示意图；

图3(a)和图3(b)分别为实施例一受力压缩前后示意简图；

图4为本发明提供具体实施例二的机构整体示意图；

图5为本发明提供具体实施例二的机构结构分解示意图；

图6为实施例二中左铰接件结构分解示意图；

图7(a)和图7(b)分别为实施例二下部整体受力压缩前后运动示意图

图8(a)和图8(b)分别为实施例二下部右侧受力压缩前后运动示意图；

图9(a)和图9(b)分别为实施例二下部左侧受力压缩前后运动示意图；

图10为根据实施例一组成的独立悬架机构整体示意图；

图11为根据实施例二组成的独立悬架机构整体示意图；

图12为根据实施例一组成的独立悬架机构在不平整路面上运动时的运动示意图；

图13为根据实施例二组成的独立悬架机构在不平整路面上运动时的运动示意图；

图14为装配有该减振缓冲机构的四轮车辆示意图；

图15为装配有该减振缓冲机构的六轮车辆示意图；

图16为装配有该减振缓冲机构的行星轮车辆示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

参照图1、图2、图3(a)、图3(b)、图10、图12，一种车辆用减振缓冲机构，包括上连接板110、铰接件、下连接架170和空气弹簧130，所述下连接架170用于安装车轮及驱动车轮移动的电机，所述上连接板110用于支撑车辆的水平悬梁，所述铰接件包括上连杆120、第一铰轴140、定位销针150和下连杆160，所述上连杆120的上端固定安装在上连接板110上，所述下连杆160的下端固定安装在下连接架170上，所述上连杆120的下端通过水平设置的、与车轮轴轴线垂直的第一铰轴140铰接在下连杆160的上端，所述空气弹簧130位于上连接板110和下连接架170之间且其上下两端分别安装在上连接板110和下连接架170上。优选地，所述上连杆120的下端设置有通槽，所述上连杆160的上端伸入所述通槽内，所述第一铰轴140穿过上连杆120的下端和下连杆160的上端后将上连杆120和下连杆160连接在一起。

所述下连接架110上设置有圆孔，以便于安装车轮轴。

上连接板110右端通过两颗螺钉与上连杆120固连，其中部通过两颗螺钉与空气弹簧130固连。空气弹簧130是内部充满氮气的单囊式弹簧。上连杆120通过第一铰轴140与下连杆160形成铰接，其中定位销针150实现第一铰轴140的轴向定位。下连杆160通过两颗螺钉与下连接架170的右端固连。

空气弹簧130保障了行驶过程中的减振、缓冲。上连杆120、第一铰轴140、定位插针150与下连杆160共同组成了铰接件，其对下连接架170相对于上连接板110运动的方向进行了限制，保证了机构减振过程的可靠性。机构具体的受力后压缩示意图如图3所示。减振缓冲机构可通过上连接板110与车体悬梁相连，通过下连接架170与驱动轮及驱动系统相连。

图10为根据实施方式一组成的独立悬挂机构示意图，图11为该独立悬架机构在不平整路面上右侧车轮遇突起物减振机构压缩示意图。

当路面不平整导致车辆其中一侧的车轮升高时，则铰接件的下连杆160相对于上连杆120发生转动，同时空气弹簧130靠近车轮的一侧被压缩，从而起到减振缓冲的作用。

实施例二

参照图4～图9，本实施方式与实施方式一相比，主要是上连接板210和下连接架240之间的铰接件发生变化；铰接件的数量为两个，两个铰接件分别为左铰接件230和右铰接件250，左铰接件230和右铰接件250左右对称设置，二者分别位于空气弹簧220的左右两侧。

本实施例的结构分解示意图如图5所示，其包括上连接板210、空气弹簧220、左铰接件230、下连接架240、右铰接件250。上连接板210两端有耳板，其左端耳板与左铰接件230上端形成铰接，其右端耳板与右铰接件250上端形成铰接。左铰接件230下端与下连接架240左端耳板形成铰接。右铰接件250下端下连接架240右端耳板形成铰接。

左铰接件230与右铰接件250结构相同，布置方式左右对称。图6为左铰接件230的结构分解示意图，左铰接件230包括上连杆231、下连杆、第三铰轴234、下定位销针235、第一铰轴236、中定位销针237、第二铰轴238以及上定位销针239。所述第一铰轴236、第二铰轴238和第三铰轴234的轴线相互平行。下连杆包括第一下连杆232和第二下连杆233，上连杆231的下端位于第一下连杆232和第二下连杆233之间，三者通过第一铰轴236连接在一起；第二铰轴238插入上连杆231上端插孔用于与上连接板210铰接，上定位销针239插入第二铰轴238的定位孔中实现第二铰轴238的轴向定位。上连杆231通过第一铰轴236与第一下连杆232及第二下连杆233形成铰接，中定位销针237插入第一铰轴237的定位孔中实现第一铰轴237的轴向定位。下连杆的下端通过水平设置的第三铰轴234铰接在下连接架240上。第三铰轴234插入第一下连杆232和第二下连杆233下端插孔中用于与下连接架240铰接，下定位销针235插入第三铰轴234的定位孔中实现234的轴向定位。

实施例二的双侧铰接模式使得驱动轮相对于悬梁的运动方向增加，让小车对崎岖地形的适应性更好，具体的运动示意图如图7～图9所示。其中图7(a)～(b)为机构下部整体受力时的运动，空气弹簧220整体压缩，下连接架相对于上连接板平动；图8(a)～(b)为机构下部受力集中于右侧时的运动，空气弹簧220右侧压缩较多，下连接架240相对于上连接板逆时针偏转；图9(a)～(b)为机构下部受力集中于左侧时的运动，空气弹簧220左侧压缩较多，下连接架相对于上连接板顺时针偏转。

图12为根据实施方式二组成的独立悬架机构示意图，图13为该独立悬挂机构在不平整路面上右侧车轮遇凸起物减振机构压缩示意图。

本发明在实际应用到车辆上时，依据实施方式一和实施方式二，将减振缓冲机构的上连接板与车辆的水平悬梁相连，下连接架与驱动轮及驱动系统相连，可以构成车辆独立悬架机构。

使用时，可以将不同数目的独立悬架应用于车中。图14为装配该减振缓冲机构的四轮车辆示意图，图15为装配该减振缓冲机构的六轮车辆示意图。独立悬架也可以外接不同类型的轮履，图16为装配该减振缓冲机构的行星轮车辆示意图。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种车辆用减振缓冲机构，其特征在于：包括上连接板、铰接件、下连接架和空气弹簧，所述下连接架用于支撑车轮轴，所述上连接板用于支撑车辆的水平悬梁；其中，所述铰接件包括上连杆、第一铰轴和下连杆，所述上连杆的上端安装在上连接板上，所述下连杆的下端安装在下连接架上，所述上连杆的下端通过水平设置的、与车轮轴轴线垂直的第一铰轴铰接在下连杆的上端，所述空气弹簧位于上连接板和下连接架之间且其上下两端分别安装在上连接板和下连接架上。

2.根据权利要求1所述的一种车辆用减振缓冲机构，其特征在于：所述铰接件的数量为两个，两个铰接件左右对称设置在上连接板的两侧，所述的铰接件的上连杆通过水平设置的第二铰轴铰接在上连接板上，下连杆通过水平设置的第三铰轴铰接在下连接架上，所述第一铰轴、第二铰轴和第三铰轴的轴线相互平行。

3.根据权利要求1所述的一种车辆用减振缓冲机构，其特征在于：所述上连杆的下端设置有通槽，所述上连杆的上端伸入所述通槽内，所述第一铰轴穿过上连杆的下端和下连杆的上端后将上连杆和下连杆连接在一起。