CN106476561A - 一种汽车用防侧倾稳定装置、悬架系统及汽车 - Google Patents

Abstract

一种汽车用防侧倾稳定装置、悬架系统及汽车，其中汽车用防侧倾稳定装置包括：第一液压缸和第二液压缸，分别用于安装在左车轮内侧、右车轮内侧；所述第一液压缸的推杆、底端其中之一与簧上质量连接，另一与簧下质量连接；所述第二液压缸的推杆、底端其中之一与簧上质量连接，另一与簧下质量连接；所述装置还包括：第一油气室和第二油气室，所述第一油气室和第二油气室的下部为液压油、上部为压缩气体。当左轮和右轮跳动幅度不一致时，第一液压缸和第二液压缸内的推杆向车身施加了不同方向的力，不同方向的力产生了一个抗车身侧倾的力矩，妨碍了车身进一步侧倾。

Description

一种汽车用防侧倾稳定装置、悬架系统及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种汽车用防侧倾稳定装置、悬架系统及汽车。

背景技术

悬架是汽车的车身与车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车身之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车身的冲击力，并减少由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

图1为现有技术中的一种悬架系统10，此悬架布置在车辆前部，包括左车轮13和右车轮13a，左车轮13通过第一车轮支架14与副车架16相连，右车轮13a通过第二车轮支架14a和副车架16相连；副车架16通过杆16a和杆16b与车身相连；在车轮和车身16之间布置减震器和弹簧，具体为左车轮13和车身16之间的第一减震器12及第一弹簧11；右车轮13a和车身16之间的第二减震器12a及第二弹簧11a；车辆在左转或右转时有可能会发生车身侧倾，为防止车身侧倾，在车辆上还布置横向稳定杆15。横向稳定杆15的作用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，横向稳定杆15是用弹簧钢制成的扭杆弹簧，横向稳定杆上设有第一衬套15a和第二衬套15b。横向稳定杆15能够在第一衬套15a和第二衬套15b内转动；第一衬套15a通过杆15c和副车架相连，第二衬套15b通过杆15d和副车架相连；横向稳定杆15的第一端17通过杆17和第一减震器12的滑柱固定连接，第二端18通过杆20和第二减震器12a的滑柱固定连接。

那么，车辆在转弯时，两边车轮会跳动，左车轮13和右车轮13a的跳动幅度一致时，第一减震器12和第二减震器12a内的活塞上升幅度一致，从而杆20和杆19的运动方向一致(图1中箭头所示方向)，那么，横向稳定杆15的第一端17和第二端18运动方向也一致，则横向稳定杆15会在第一衬套15a和第二衬套15b内转动，车身不会侧倾；当左车轮13和右车轮13a的跳动幅度不一致时，车身有侧倾趋势；此时，横向稳定杆15的第一端17和第二端18分别朝向不同方向运动，由于横向稳定杆15的横截面为U型，且是有弹性的，于是横向稳定杆15便被扭转。弹性的横向稳定杆15所产生的扭转的力矩通过杆19和杆20作用在减震器上，第一减震器12上的第一弹簧11和第二减震器12a上的第二弹簧11a在扭转的力矩作用下，变形量变小，这就妨碍了车身进一步侧倾，因而减小了车身的横向倾斜，从而提高了车辆行驶稳定性。

由于横向稳定杆的独特功能，其是悬架系统中不可或缺的一部分，但其又有自身局限性。首先是横向稳定杆的布置困难：因为，在车辆开发中，横向稳定杆位置和走向是在底盘其它零件布置完成之后再确定的，因此预留给横向稳定杆的布置空间很局限，给其布置带来一定困难；其次，为了达到一定的防侧倾能力，横向稳定杆一般重量较大，增加了车身重量；最后，开发成本相对较高，对于不同的车型，横向稳定杆的走向、杆径不同，不能共用。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中横向稳定杆的布置受底盘其它零件布置的影响，且现有横向稳定杆重量较大，不同车型上不能共用同一类型的横向稳定杆。

为解决上述问题，本发明提供一种汽车用防侧倾稳定装置，包括：

第一液压缸和第二液压缸，分别用于安装在左车轮内侧、右车轮内侧；在垂直于地面方向，所述第一液压缸、第二液压缸竖直布置；所述第一液压缸的推杆、底端其中之一与簧上质量连接，另一与簧下质量连接；所述第二液压缸的推杆、底端其中之一与簧上质量连接，另一与簧下质量连接；

所述装置还包括：第一油气室和第二油气室，所述第一油气室和第二油气室的下部为液压油、上部为压缩气体；在汽车不跳动时，所述第一油气室内压缩气体的压强和所述第二油气室内压缩气体的压强相等；

所述第一液压缸的上液压腔通过管路与所述第一油气室填充液压油的部分连通，所述第二液压缸的下液压腔通过管路与所述第一油气室填充液压油的部分连通；

所述第一液压缸的下液压腔通过管路与所述第二油气室填充液压油的部分连通，所述第二液压缸的上液压腔通过管路与所述第二油气室填充液压油的部分连通。

可选的，所述第一液压缸内腔的体积和所述第二液压缸内腔的体积相等。

可选的，所述压缩气体的压强为0.1Mpa-2Mpa。

可选的，所述第一液压缸、第二液压缸的重量小于3Kg；所述第一液压缸和所述第二液压缸的推杆上的活塞的直径为20mm-80mm。

可选的，所述第一液压缸的推杆与所述簧上质量的车架连接，所述第一液压缸的底端与所述簧下质量的车轮支架连接。

可选的，所述第二液压缸的推杆与所述簧上质量的车架连接；所述第二液压缸的底端与所述簧下质量的车轮支架连接。

本发明还提供一种悬架系统，包括上述任一项所述的汽车用防侧倾稳定装置。

可选的，所述悬架系统为非独立悬架系统。

本发明还提供一种汽车，包括上述任一项所述的汽车用防侧倾稳定装置，所述汽车用防侧倾稳定装置安装于汽车的前悬架和/或后悬架。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

当第一液压缸和第二液压缸安装与汽车上后，第一油气室和第二油气室内填充压缩气体的部分具有一定的压强，且第一油气室内压缩气体的压强和第二油气室内压缩气体的压强相等，那么，第一液压缸的推杆和第二液压缸的推杆处于同一高度；当车辆左轮和右轮跳动幅度一致时，第一液压缸的推杆和第二液压缸的推杆处于同一高度，车身不会侧倾，本发明的防侧倾稳定装置不会发挥作用。

当左轮和右轮跳动幅度不一致时，以左车轮上跳、右车轮下跳为例；车身有向左侧倾趋势，此时，安装在左车轮内侧的第一液压缸的下液压腔体积减小，由于液压油不能被压缩，那么液压油被压缩进第二油气室填充液压油的部分；安装在右车轮内侧的第二液压缸的上液压腔体积减小；同样，液压油会被压缩进第二油气室液压油的部分，那么第二油气内填充液压油的腔室体积增大，会压缩填充压缩气体的腔室，那么压缩气体被压缩，压强增大。

同理，第一油气室内的压缩气体室体积增大，压缩气体压强减小；那么第一液压回路上的压强大于第二液压回路的压强；第二油气室内压缩气体增大的压强会反作用于第一液压缸的下液压腔及第二液压缸的上液压腔；那么，第一液压缸内的推杆会向车身施加一个朝向车身的推力，而第二液压缸的推杆会向车身施加一个背向车身的拉力；即第一液压缸和第二液压缸内的推杆向车身施加了不同方向的力，不同方向的力产生了一个抗车身侧倾的力矩，妨碍了车身进一步侧倾。

附图说明

图1是现有技术的悬架系统的结构示意图；

图2是本发明实施例汽车用防侧倾稳定装置的结构示意图；

图3是本发明实施例汽车用防侧倾稳定装置的工作原理图，其中示出了车轮跳动幅度一致时，汽车用防侧倾稳定装置的工作原理图；

图4是本发明实施例汽车用防侧倾稳定装置的工作原理图，其中示出了车轮跳动幅度不一致时，左侧车轮上跳，右侧车轮下跳时汽车用防侧倾稳定装置的工作原理图。

具体实施方式

现有技术中，在悬架系统中布置横向稳定杆防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，但横向稳定杆的布置受底盘其它零件布置的影响，且现有横向稳定杆重量较大，不同车型上不能共用同一类型的横向稳定杆。

本发明在悬架系统中利用按一定要求布置液压缸和高压油气室组成的防侧倾装置替代现有技术的横向稳定杆，当车辆有侧倾趋势时，利用液压回路中压强的变化产生抗车身侧倾的力矩，防止车身进一步侧倾。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图2，本发明提供一种悬架系统100，本实施例中，悬架系统为非独立悬架系统，以前悬架为例。悬架系统100包括安装在车身110和车轮之间的汽车用防侧倾稳定装置，车轮包括前左车轮120和前右车轮121，左车轮120通过左车轮支架140和副车架130连接，右车轮121通过右车轮支架141和副车架131连接；汽车用防侧倾稳定装置左侧安装在左车轮支架140和车身110之间，右侧安装在右车轮支架141和车身110之间。

汽车用防侧倾稳定装置包括：

第一液压缸150和第二液压缸160，分别用于安装在左车轮120内侧、右车轮121内侧；

在垂直于地面方向，第一液压缸150、第二液压缸160竖直布置；第一液压缸150的推杆153与簧上质量连接，底端与簧下质量连接；第二液压缸160的推杆163与簧上质量连接，底端与簧下质量连接；

第一油气室170和第二油气室180，所述第一油气室170和第二油气室180的下部为液压油、上部为压缩气体；

第一液压缸150的下液压腔152通过管路191与第二油气室180填充液压油的部分连通，第二液压缸160的上液压腔161通过管路191与第二油气室180填充液压油的部分连通，形成第一液压回路；第一液压缸150的上液压腔151通过管路190与第一油气室170填充液压油的部分连通，第二液压缸160的下液压腔162通过管路190与第一油气室170填充液压油的部分连通，形成第二液压回路。

簧上质量是一个相对簧下质量而言的概念，对于一辆车，我们可以将其分成簧上质量和簧下质量两个部分。如果给簧下质量下个定义，它是指不由悬架系统中的弹性元件所支撑的质量，一般包括有车轮、弹簧、减震器以及其它相关部件等，而簧上质量自然就是车辆剩余部分的质量，一般包括车架、车身、动力系统、传动装置、乘员等。

本实施例中，参考图3并结合图2所示，第一液压缸150竖直布置于簧上质量中的车身110和簧下质量中的左车轮支架140之间，其中第一液压缸150中的推杆153包括杆部153a和活塞153b，杆部153a与车身110连接；第二液压缸160竖直布置于簧上质量中的车身110和簧下质量中的右车轮支架141之间，第二液压缸160中的推杆163包括杆部163a和活塞163b，杆部163a与车身110连接。

需说明的是：在汽车不跳动时，第一油气室170内压缩气体的压强和第二油气室180内压缩气体的压强相等，那么第一液压回路中的压强和第二液压回路中的压强相等，第一液压缸150内的杆部153a和第二液压缸160内的杆部163a位于同一高度；第一油气室170内压缩气体的压强和第二油气室180内压缩气体的压强发生变化，那么第一液压回路中的压强和第二液压回路中的压强也会发生变化，继而第一液压缸150内的杆部153a和第二液压缸160内的杆部163a的受到压强变化而产生的作用力会发生运动，并向车身施加作用力，从而阻碍车身侧倾。

本发明实施例的汽车用防侧倾稳定装置的工作原理为：

参考图3并结合图2所示，当车辆左车轮120和右车轮121上跳幅度一致时：

第一液压缸150和第二液压缸160安装于汽车上后，第一油气室170、第二油气室180内压缩气体具有一定的压强，第一液压缸150的推杆153的杆部153a和第二液压缸160的推杆163的杆部163a处于同一高度；本实施例中上跳可以理解为车轮和车身之间的距离变小。

第一液压缸150的推杆153的杆部153a和第二液压缸160的推杆163的杆部163a在车身110的压力作用下，均朝向地面运动(图3中黑色箭头反向所示)，此时，第一液压缸150的上液压腔151体积变增大，下液压腔152体积减小，由于液压油不能被压缩，那么第一液压缸150内下液压腔152内的液压油会流向第二油气室180内填充液压油的部分；同时，第二液压缸160的上液压腔161体积增大，第二油气室180内的液压油会流向第二液压缸160的上液压腔161，相当于第一液压缸150的下液压腔152内的液压油流向了第二液压缸160的上液压腔161。

同理，第二液压缸160的下液压腔162内的液压油流向了第一液压缸150的上液压腔151；由于杆部153a和杆部163a的运动幅度一致，那么第一液压缸150下液压腔152内体积的变化和第二液压缸160下液压腔162内体积的变化一样，液压油的变化也一样；则，第一油气室170内压缩气体的压强和第二油气室180内压缩气体的压强不会发生变化，杆部153a和杆部163a还处于同一高度，车身110不会侧倾。

参考图4并结合图2所示，当左车轮120和右车轮121跳动幅度不一致时：

本实施例以左车轮120上跳、右车轮121下跳为例，车身110有向左侧倾趋势，此时，第一液压缸150的推杆153的杆部153a在车身110的重力作用下，均朝向地面运动(图4中黑色箭头反向所示)，此时，第一液压缸150的上液压腔151体积变增大，下液压腔152体积减小，由于液压油不能被压缩，那么第一液压缸150内下液压腔152内的液压油会流向第二油气室180内填充液压油的部分。

由于第二液压缸160安装在右车轮支架141上，杆部163a与车身相连，当右车轮121下跳时，第二液压缸160在底盘重力的作用下，推杆163的杆部向上运动，则，第二液压缸160的上液压腔161体积减小，液压油流向第二油气室180填充液压油的部分，那么，第二油气室180填充液压油的部分由于流入了第一液压缸150内的液压油和第二液压缸160内的液压油，那么第二油气室180内填充液压油的部分液压油增多，体积变大，而液压油不能被压缩，则，第二油气室180填充压缩气体的部分体积减小，压缩气体的压强增大。

同理，第一液压缸150的上液压腔151内的体积和第二液压缸160下液压腔的体积均变大，那么第一油气室170内的液压油会分别流向第一液压缸150的上液压腔151和第二液压缸160的下液压腔162，那么第一油气室170填充压缩气体的部分体积增大，压缩气体压强变小；那么第一液压回路上的压强大于第二液压回路的压强。

第二油气室160内压缩气体增大的压强会反作用于第一液压缸150的下液压腔152及第二液压缸160的上液压腔161；那么，第一液压缸150内的推杆153会受到下液压腔152内液压油的作用力，推杆153会朝向车身110运动，并朝向车身110施加一个朝向车身110的推力，而第二液压缸160的推杆163会受到上液压腔161内液压油的作用力，推杆163会背向车身110运动，并向车身110施加一个背向车身110的拉力；即第一液压缸150内的推杆153和第二液压缸160内的推杆163向车身110施加了不同方向的力，不同方向的力产生了一个抗车身侧倾的力矩，妨碍了车身110进一步侧倾。

由此可见，第一油气室170和第二油气室160内的压缩气体能够妨碍车身110进一步侧倾；压缩气体内的压强需满足以下条件：能够保证当左车轮120和右车轮121跳动幅度不一致引起车身110有侧倾趋势时，推杆153及推杆163能够向车身施加作用力产生抗车身侧倾的力矩；而不同的车身质量不一样，车身在侧倾时所需要的抗车身侧倾的力矩也不一样，压缩气体内的压强大小决定了抗车身侧倾力矩的大小，本实施例中压缩气体的压强为0.1Mpa-2Mpa，包括0.1Mpa和2Mpa。

由于车身110有侧倾时，压缩气体内的压强会反馈到第一液压缸150和第二液压缸160内的液压油上，为防止压强过大，第一液压缸150和第二液压缸160不会损坏，第一液压缸150和第二液压缸160的质量需达到3Kg，也可以小于3Kg，只要第一液压缸150和第二液压缸160内所填充的液压油的压强不会损坏第一液压缸150和第二液压缸160即可。

此外，第一液压缸150内的推杆153和第二液压缸160内的推杆163在压缩气体内的压强作用下会上下运动，为防止在运动过程中推杆163和推杆153因压强过大而受损，推杆153上的活塞153b和推杆163上的活塞163b的直径为20mm-80mm，包括20mm和80mm。

另外，本实施例中，所述第一液压缸150的推杆153与簧上质量的车身110连接、底端与簧下质量的左车轮支架140连接；所述第二液压缸160的推杆163与簧上质量的车身110、底端与簧上质量的右车轮支架141连接；而车身110有侧倾趋势时，只要保证第一液压缸150内的推杆153和第二液压缸160内的推杆163在压缩气体内的压强作用下会上下运动；那么，第一液压缸150和第二液压缸160与车身的连接方式不做限制，即：第一液压缸150的推杆153、底端其中之一与簧上质量的车身110连接，另一与簧下质量的左车轮支架140连接；所述第二液压缸160的推杆163、底端其中之一与簧上质量的右车轮支架141连接，上述连接方式均可。

本实施例中，在悬架系统中不布置横向稳定杆防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，而是通过在车身和车轮之间布置了第一液压缸、第二液压缸、第一油气室和第二油气室，通过第一液压油路和第二液压油路中压强的变化产生的抗侧倾力阻碍车身进一步侧倾，避免了横向稳定杆的布置受底盘其它零件布置的影响；且不同车型对抗侧倾力的需求不一样，那么横向稳定杆重量也不一样，不同车型上不能共用同一类型的横向稳定杆，本实施例由于是通过第一液压油路和第二液压油路中压强的变化产生的抗侧倾力阻碍车身进一步侧倾，无需通过改变防侧倾装置的重量来改变抗侧倾力，不同车型可以共用同一类型的汽车用防侧倾装置。

需说明的是，本实施例中第一液压缸150内腔的体积和第二液压缸160内腔的体积相等，在其它实施例中，第一液压缸150内腔的体积和第二液压缸160内腔的体积也可以不相等，只要保证在车轮不跳动时，第一液压缸150内的推杆153和第二液压缸160内的推杆处于同一高度，且，第一油气室170内压缩气体的压强和第二油气室180内压缩气体的压强相等即可。

此外，本实施例中，悬架系统为前悬架系统，在其它实施例中，汽车用防侧倾装置还可以安装在后悬架系统中，后悬架系统的后左车轮内侧安装第一液压缸150，后右车轮内侧安装第二液压缸160；还需说明的是，本实施例中，第一液压缸150安装在前左车轮的内侧，第二液压缸160安装在前右车轮的内侧；在其它实施例中，当前悬架系统和后悬架系统均安装汽车用防侧倾装置时，可以将安装在前左车轮内侧的第一液压缸和安装在后右车轮内侧的第二液压缸通过管路连通；安装在前右车轮内腔的第一液压缸和安装在后左车轮内侧的第二液压缸通过管路连通。

本实施例还提供一种汽车，包括上述任一所述的汽车用防侧倾稳定装置，所述汽车用防侧倾稳定装置安装于汽车的前悬架和/或后悬架。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种汽车用防侧倾稳定装置，其特征在于，包括：

第一液压缸和第二液压缸，分别用于安装在左车轮内侧、右车轮内侧；在垂直于地面方向，所述第一液压缸、第二液压缸竖直布置；所述第一液压缸的推杆、底端其中之一与簧上质量连接，另一与簧下质量连接；所述第二液压缸的推杆、底端其中之一与簧上质量连接，另一与簧下质量连接；

还包括：第一油气室和第二油气室，所述第一油气室和第二油气室的下部为液压油、上部为压缩气体；在汽车不跳动时，所述第一油气室内压缩气体的压强和所述第二油气室内压缩气体的压强相等；

所述第一液压缸的上液压腔通过管路与所述第一油气室填充液压油的部分连通，所述第二液压缸的下液压腔通过管路与所述第一油气室填充液压油的部分连通；

所述第一液压缸的下液压腔通过管路与所述第二油气室填充液压油的部分连通，所述第二液压缸的上液压腔通过管路与所述第二油气室填充液压油的部分连通。

2.如权利要求1所述的汽车用防侧倾稳定装置，其特征在于，所述第一液压缸内腔的体积和所述第二液压缸内腔的体积相等。

3.如权利要求1所述的汽车用防侧倾稳定装置，其特征在于；所述压缩气体的压强为0.1Mpa-2Mpa。

4.如权利要求1所述的汽车用防侧倾稳定装置，其特征在于，所述第一液压缸、第二液压缸的重量小于3Kg；所述第一液压缸和所述第二液压缸的推杆上的活塞的直径为20mm-80mm。

5.如权利要求1所述的汽车用防侧倾稳定装置，其特征在于，所述第一液压缸的推杆与所述簧上质量的车架连接，所述第一液压缸的底端与所述簧下质量的车轮支架连接。

6.如权利要求1所述的汽车用防侧倾稳定装置，其特征在于，所述第二液压缸的推杆与所述簧上质量的车架连接；所述第二液压缸的底端与所述簧下质量的车轮支架连接。

7.一种悬架系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的汽车用防侧倾稳定装置。

8.如权利要求7所述的悬架系统，其特征在于，所述悬架系统为非独立悬架系统。

9.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的汽车用防侧倾稳定装置；

所述汽车用防侧倾稳定装置安装于汽车的前悬架和/或后悬架。