CN106427443A - 可调紧凑型弹簧辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆悬架的弹簧辅助装置包括可附接至经历悬架行进的元件的随动塔式平台。塔式平台限定行进轴线或中心轴线并且包括多个环和连接环的多个窗框架。环垂直于轴线且沿轴线间隔开，并且限定圆筒形空腔。窗框架在环之间限定多个窗。悬架元件还可以包括芯体，其基本上填充随动塔式平台的圆筒形空腔。杆可以设置在芯体内并且能够在支架的孔内移动。

Description

可调紧凑型弹簧辅助装置

技术领域

本发明总体涉及车辆或其它设备的悬架元件。

背景技术

悬架系统，例如用于车辆、制造设备或建筑物的悬架系统，将框架或主体(簧上元件)连接至车轮或地面(簧下元件)。悬架系统允许控制簧上元件和簧下元件间的运动。

发明内容

提供一种用于车辆的高度可调、可构造以及紧凑型的悬架元件。可称为弹簧辅助装置的悬架元件包括可附接到经历悬架行进的元件的随动塔式平台。塔式平台限定行进轴线或中心轴线并包括多个环和连接所述环的多个窗框架。

多个环垂直于轴线定向并且由多个窗框架沿所述轴线间隔开。多个环限定圆筒形空腔，并且多个窗框架限定环之间的多个窗。塔式平台可以整体地形成为一体。

悬架元件还可包括芯体，所述芯体基本上填充随动塔式平台的圆筒形空腔。至少一个杆可设置在芯体内。杆能够在支架的孔内移动。

通过下列对实施本发明的结构、方法或两者的一些最佳方式和其它实施例的详细描述，可以容易地了解本发明主题的上述特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

图1是具有弹簧辅助装置的悬架系统的示意性侧视图，所述悬架系统处于未启动或未压缩状态。

图2是图1中悬架系统的示意性侧视图，所述悬架系统处于启动或压缩状态。

图3是图1和图2所示弹簧辅助装置的塔式平台的示意性立体图。

图4是通常沿图3中的线4-4截取的塔式平台的示意性横截面图，图示了塔式平台的环之间的梯形窗框架元件。

图5是通常沿图3中的线5-5截取的塔式平台的示意性横截面图，图示了塔式平台内的圆筒形空腔。

图6是从与图5相同的角度截取的塔式平台的示意性横截面图，图示了设置在塔式平台内的芯体和杆。

图7A至图7C是弹簧辅助装置的杆和芯体形状的各种示例的示意图，其中图7A示出了具有锥形形状的杆，图7B示出了沙漏形状，并且图7C示出了具有星形横截面的杆。

图8A至图8C是具有围绕塔式平台的套管的各种图解示例的弹簧辅助装置的侧视图的示意图，其中图8A示出了波纹状套管，图8B示出了伸缩式套管，并且图8C示出了光滑套管。

具体实施方式

参照附图，其中在多个附图中，无论何时，相同的附图标记对应于相同的或相似的部件，图1示出了车辆的一部分(未标记)。特别地，图1示出了车辆悬架系统10的一部分。图1中示意性示出簧上构件(例如框架构件12)，并宽泛地图示了结构底盘元件。框架构件12可以是，例如但不限于，框架上主体或主体框架一体部件，所述部件由悬架系统10悬挂(弹簧支撑)。

图1中示意性示出悬架构件14并宽泛地图示了将框架构件12接合至车辆簧下元件的悬架部件。悬架构件14可以是，例如但不限于：A臂、控制臂、纵臂或板簧。另外，悬架构件14可以是以下簧下部件之一，诸如，例如但不限于，转向节或驱动轴。

螺旋弹簧16位于框架构件12和悬架构件14之间。因此，螺旋弹簧16很可能与其它悬架部件共同对框架构件12和悬架构件14之间的相对运动做出反应。请注意框架构件12和悬架构件14的图示位置并不限于此并且通常是可互换的。这些元件仅代表可相对彼此移动的部件，其中螺旋弹簧16设置在其中。

尽管本发明可以关于特定应用或行业来描述，但本领域的技术人员将会发现本发明还存在着更广阔的应用领域。本领域的普通技术人员应理解，诸如“以上”、“以下”、“向上”、“向下”等等术语，是描述性地用于附图，并不代表对本发明范围的限制，其由所附权利要求限定。任何数值标记(例如“第一”或“第二”)仅是说明性的，并不旨在以任何方式来限制本发明的范围。

在一个附图中所示的特征可以与任何附图中所示的特征相结合、由其来替换或修饰。除非另有指明，否则没有特征、元件、或者限制与任何其它的特征、元件、或者限制是相互排斥的。此外，没有特征、元件、或者限制对操作是绝对必需的。在附图中所示的任何特定构造仅是说明性的，且所示的特定构造对权利要求书或说明书不是限制性的。

锁销或保险杠18可以附接到框架构件12和悬架构件14之一，并且随动弹簧辅助装置20附接到或安置于框架构件12和悬架构件14的另一个上。在所示的构造中，保险杠18附接到框架构件12并且随动弹簧辅助装置20安置于悬架构件14上。

还参照图2，且继续参照图1，示出了悬架系统10的另一视图。图1示出了处于相对卸载状态下的悬架系统10，使得弹簧辅助装置20未与保险杠18接合。图2示出了与图1相比处于承载状态下的悬架系统10，使得框架构件12已朝向悬架构件14移动，其使得螺旋弹簧16压缩并使得保险杠18与弹簧辅助装置20接啮合。如在图2中所示，随着悬架系统10行进，弹簧辅助装置20在足够负载下压缩。

在附图中，弹簧辅助装置20图示为完全地设置在螺旋弹簧16内。对于封装原因，这种构造可以是有益的，因为弹簧辅助装置20不需要任何附加空间并利用在螺旋弹簧16内原本为空闲空间的地方。然而，在其它构造中，弹簧辅助装置20可位于其它位置-诸如偏离，但接近于，螺旋弹簧16-同时仍对悬架系统10具有基本相同的影响。

弹簧辅助装置20具有几个主要的部件，包括塔式平台22，其由顺应性材料(其包括但不限于橡胶或氨基甲酸乙酯)形成。因此，塔式平台22也可以称为随动塔式平台。芯体24可以填充塔式平台22的一部分，并且至少一个杆26可以设置在芯体24内。芯体24和杆26在图1和图2中用假象线或虚线示出，并在附图中的其它地方图示。附加的杆26可以被包含并且类似地与其它部件相互作用。在一些构造中，塔式平台22可以仅包括芯体24。在一些构造中，塔式平台22可以不具有芯体24或者杆26。

尽管附图中仅图示了一个悬架系统10，但可能的是，多个类似的悬架系统10可以位于车辆上。每个位置的尺寸、强度和阻尼可以变化，尤其相对于与车辆的不同车轴相关联的悬架系统10，或者它们可以非常类似。

除了车辆应用之外，包括拖车，弹簧辅助装置20可以与悬架系统一起用于其它应用。例如，但不限于，重工业、建筑、和采矿设备可结合悬架系统10的弹簧辅助装置20或其它部分。此外，大型工业或制造设备可以包括悬架系统以处理相对于固定基础设施或地面移动的重物或相对于其施加的重力。另外，建筑可以利用悬架系统来考虑环境(风、水)或地质负载。

现参考图3和图4，且继续参考图1至图2，示出了弹簧辅助装置20的塔式平台22的附加视图。为了更好地说明塔式平台22的特征，芯体24和杆26未在图3和图4中示出。图3示出了塔式平台22的等距或正交的视图，并且图4示出了大致上沿来自图3的线4-4截取的塔式平台22的横截面图。

塔式平台22限定了行进轴线、中心轴线、或轴线28。总体上，轴线28通常遵循塔式平台22或弹簧辅助装置20的压缩和弹回路径。在所示的构造中，轴线28基本上是直线。然而，在其它构造中，塔式平台22可弯曲，大概类似于弹簧16的弧形，使得轴线28类似弧形。

塔式平台22包括多个环30，所述多个环基本上垂直于轴线28使得环30的半径基本上垂直于轴线28且每个环30的轴线基本上平行于轴线28。环30沿轴线28间隔开并且限定圆筒形空腔32。芯体24设置在圆筒形空腔32内。

多个窗框架34连接环30并且在环30之间限定多个窗36。窗框架34还可以限定环30或类似于环30的结构。环30和窗框架34共同地形成塔式平台22的上壁。上壁大致上为圆筒，其中轴线28限定在其中心处。如图中所示，塔式平台22的所有部件均可以形成为单件整体。或者，塔式平台22可以由不同件、且可能由不同材料形成，所述不同件和材料随后被附接或组装在一起。

在其它构造中，窗框架34可以形成塔式平台22的整个上壁，但不形成环30。在此构造中，窗框架34提供用于塔式平台22的纵向反作用力(诸如沿轴线28的压缩)和横向反作用力(诸如来自芯体24的膨胀)。

如图4中最佳地观察到，窗框架34可以相对于环30成角度并且具有梯形横截面。窗框架34的梯形形状可以改进可制造性、稳定性以及当塔式平台22装载和压缩时施加的随动力。窗框架34可以具有替代形状，包括但(不限于圆形或平行四边形横截面。

窗框架34是以相对于环30所成的某个角度定向，而非直接垂直于环30。因此，窗框架34与轴线38具有稍微螺旋的关系。所述角度引入了窗框架34的端部之间的力矩，使得它们除随着塔式平台22装载而压缩之外还下降或侧移。窗框架34的角度在相邻环30之间产生扭转趋势。因此，窗框架34的角度交替或振荡，使得交替环随着弹簧辅助装置20压缩和回弹而承受相反的扭转力或扭力。

在所示构造中，窗框架34和由此限定的窗36基本上全部相似。然而，弹簧辅助装置20还可以具有不同厚度的窗框架34。不同的窗框架34允许塔式平台22取决于压缩程度而具有不同的阻尼效应，使得由弹簧辅助装置20施加的阻尼曲线可以针对具体应用而做出调整。例如，上层可以具有较薄的窗框架34，从而产生较大窗36。应注意，不同厚度的窗框架34还可以更改塔式平台22的部分的抗弯性，使得塔式平台22有可能在具体位置中弯曲。

现在参考图5和图6且继续参考图1至图4，示出了弹簧辅助装置20的另外视图。图5示出了大致上沿图3的线5-5截取的塔式平台22的横截面图。图6示出了从与图3中的线4-4相同的视角截取的塔式平台22的横截面图。然而，图6包括芯体24和杆26。

支架40可以基本上垂直于轴线28。支架40限定与轴线28对齐并且可以与轴线28相交的孔42。

基座44延伸在支架40中与环30相对的侧上。基座44包括下壁46和平台48。在某些构造中，支架40和基座44可以被组合使得支架40和平台48形成共同结构-其中可能限定有孔42-所述共同结构将直接位于悬架构件14或框架构件12上。

如由图5和图6所示，芯体24基本上填充塔式平台22的圆筒形空腔32。杆26设置在芯体24内并且能够在支架40的孔42内移动。大部分弹簧辅助装置20(包括芯体24)由顺应性材料形成，但是杆26可以由刚性材料(诸如钢、铝或其合金)形成。杆26还可以由顺应性材料形成。图6中显而易见并且由图1和图2的比较所示，随着弹簧辅助装置20压缩，杆26可以向下滑动穿过孔42。

芯体24可由弹性材料来制成，例如但不限于泡沫橡胶或聚氨酯。因此，(相对地)刚性杆26位于泡沫芯体24内，就像夹心蛋糕的中心。杆26提供了针对可能引起塔式平台22弯折或弯曲的横向(即，垂直于轴线28)力或移动的抵抗。在弯折或弯曲过程中，芯体24反作用着塔式平台22的上部壁的任何向内的力。芯体24还保持且将杆26相对于塔式平台22对齐，并且当弹簧辅助装置20被压缩时提供了随动力。在一些构造中，芯体24可向上延伸超过杆26，以促进形成弹簧辅助装置20与保险杠18之间的相对柔软且安静的初始接触。

在所示出的构造中，芯体24压靠着支架40。然而，芯体24可任选地反作用着塔式平台22的基座48或直接地反作用着由弹簧辅助装置20坐落的结构，例如，框架构件12或悬架构件14。

在其它构造中，杆26的定向可以被反转，如在图6中虚线所示的倒转杆27，其可以相对于在中附图的剩余部分中所示的杆26是颠倒的。倒转杆27允许芯体24的大部分接触保险杠18，这样会促进保险杠18与弹簧辅助装置20之间的安静的接触。倒转杆27还允许杆26由更坚固的材料制成。另外，如图6所示，其中倒转杆27具有平头部，倒转杆27的头部可位于支架40之下且在基座44之内。当芯体24和塔式平台22围绕杆27压缩时，杆27还可以是固定的。

如图1、图2、图5和图6所示，基座44相对于环30偏离一角度。在所示出的构造中，平台48相对于环30以及还相对于轴线28偏离。任选地，下壁46可相对于塔式平台22的行进轴线28偏离，以使得塔式平台22的下壁46与上壁之间呈一角度。基座44与环30之间的角度允许塔式平台22和弹簧辅助装置20更紧密地匹配框架构件12与悬架构件14之间任何行进弧形，而不论轴线28是线性的或它自己是弧形的。

现参考图7A至图7B，且继续参考图1至图6，示出了用于杆26和弹簧辅助装置20的芯体24的各种形状的示意性图示。示出的杆26的构造通过除了改变芯体24的随动性质之外还改变杆26与塔式平台22之间的反作用，来改变弹簧辅助装置20的随动性，在图1至图6所示出的构造中，杆26具有基本上均匀的横截面，以使得杆26与孔42之间的相互作用在沿着杆26的长度的所有点上基本上相同。

杆26的各种构造在弹簧辅助装置20被压或回弹时也改变弯折或弯曲阻力。杆26的横截面还可设计成当悬架系统10通过弧线或其它路线行进时去匹配弯折力变化。使杆26移动通过的孔42的形状和尺寸还可影响由弹簧辅助装置20施加的随动力。为了进一步改变弹簧辅助装置20的阻尼性质，芯体24在它的密度上可具有变化，其可由多种材料制成，或者两种都有。类似地，杆26可由多种材料制成，在其密度或强度上具有变化，或者两种都有。

图7A示出了具有圆锥形状的杆26。因此，当圆锥形杆26向下移动通过孔42时，它将逐渐地施加更大的力至支架40和孔42。在园锥形杆26下，随着压缩和行进的增加，弹簧辅助装置20将具有增加的随动反作用力。另外，圆锥形杆26将逐渐地更大程度压缩芯体24，其也会增加弹簧辅助装置20的反作用力以及增加对弯折趋势的阻力。

图7B示出了具有沙漏形状的杆26。因此，当杆26向下移动通过孔42时，它将初始地施加递减力至支架40和孔42。进一步的行进将移动杆26至施加恒力的中心部段中直至沙漏形杆26的顶部处的加宽部段。因此，除了抵抗弹簧辅助装置20的弯折之外，当弹簧辅助装置20压缩时沙漏形杆26提供了可变反作用力。

图7C示意地图示杆26的替代横截面形状。除其它图中所示的大致上圆形横截面，杆26还可以具有更复杂的横截面，诸如图7C中所示的星形形状。星形杆26可以减小相对于圆形部段的质量，并且用作弹簧辅助装置20的设计中的另一可调元件以优化簧上质量与簧下质量之间的随动性。应注意，塔式平台22中的孔42可以具有互补形状，诸如匹配星形轮廓，或可以具有不同形状，诸如图中所示的圆。

图8A至图8C是具有包围塔式平台22的不同构造的套管的弹簧辅助装置20的端视图或侧视图的示意图。这些图仅仅示出了说明性套管位置的轮廓线的二维图解表示。一般来说，套管可以缠绕塔式平台22并且可能缠绕保险杠18，以防止或将碎片进入弹簧辅助装置20中的入侵降至最低。

图8A示出了波纹状套管50，其随着塔式平台22压缩而如同手风琴一样移动。波纹状套管50图示为仅仅覆盖塔式平台22和设置在其中的任何部件，诸如芯体24和杆26。此构造防止碎片进入窗36中并且防止碎片卡在塔式平台22与芯体24之间。

图8B示出了伸缩式套管52。随着塔式平台22压缩，伸缩式套管52的折叠或重叠部分彼此紧靠滑动。伸缩式套管52图示为从塔式平台22横跨至保险杠18。此构造可以防止碎片进入塔式平台22的任何部分中，并且还可以防止碎片在保险杠18与弹簧辅助装置20之间移动。伸缩式套管52可以是单件或可以具有彼此重叠和彼此滑过的多个件。

图8C示出了光滑套管54。随着塔式平台22压缩，内部空气施加压力以使套管54的折叠部膨胀。这导致折叠部随着保险杠18朝塔式平台22前进而向外移动，如由套管54的压缩位置55所示。此构造防止碎片进入并同时最小化套管54的横截面面积，并且限制将套管54挤压在螺旋弹簧16的部分之间的可能性。另外，如由压缩位置55所示，套管54移动远离保险杠18与弹簧辅助装置20的其余部分之间的接触区域。弹簧带或特征部还可以用来在压缩期间控制套管54的位置，使得套管54不必密封来将压力维持为原本将使套管54移动至压缩位置55的内部压力。

详细描述和图式或图支持并且描述本文讨论的主题。虽然已详细地描述了某些最佳模式和其它实施例，但是还存在不同的替代设计、构造和实施例。

Claims (10)

1.一种悬架系统，其包括：

框架构件；

悬架构件；

螺旋弹簧，其接合所述框架构件和所述悬架构件使得所述框架构件能够相对于所述悬架构件移动；

保险杠，其附接至所述框架构件和所述悬架构件中的一者；

随动塔式平台，其附接至所述框架构件和所述悬架构件中的另一者，其中所述塔式平台限定行进轴线并且包括：

多个环，其垂直于所述轴线且沿所述轴线间隔开，其中所述环绕所述随动塔式平台内的所述轴线共同地限定圆筒形空腔；以及

多个窗框架，其连接所述环，其中所述窗框架在所述环之间限定多个窗；以及

芯体，其基本上填充所述随动塔式平台的所述圆筒形空腔。

2.根据权利要求1所述的悬架系统，其还包括：

杆，其设置在所述芯体内。

3.根据权利要求2所述的悬架系统，其还包括：

支架，其基本上垂直于所述轴线，其中所述支架限定与所述轴线对齐的孔，其中所述杆能够在所述支架的所述孔内移动。

4.根据权利要求3所述的悬架系统，其还包括：

基座，其延伸在所述支架上与所述环相对的侧上，其中所述基座相对于所述环偏离一定角度。

5.根据权利要求4所述的悬架系统，其中所述窗框架具有梯形横截面。

6.根据权利要求1所述的悬架系统，其中所述窗框架具有梯形横截面。

7.根据权利要求1所述的悬架系统，其还包括：

套管，其覆盖所述保险杠和所述塔式平台的窗。

8.一种用于车辆的悬架元件，其包括：

随动塔式平台，其构造用于附接至经受悬架行进的元件，其中所述塔式平台限定行进轴线并且包括：

多个环，其垂直于所述轴线且沿所述轴线间隔开，所述多个环限定圆筒形空腔；

多个窗框架，其连接所述环，其中所述多个窗框架在所述环之间限定多个窗并且具有梯形横截面；以及

支架，其基本上垂直于所述轴线，其中所述支架限定与所述轴线对齐的孔；以及

芯体，其基本上填充所述随动塔式平台的所述圆筒形空腔。

9.根据权利要求8所述的悬架元件，其还包括：

杆，其设置在所述芯体内并且能够在所述支架的所述孔内移动。

10.根据权利要求9所述的悬架元件，其中所述杆具有均匀的横截面。