CN109532363B - 一种集成式纵臂式独立悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式纵臂式独立悬架系统，包括动力装置，动力装置的左右两侧均套接有心轴，左右两侧的心轴分别与车身连接固定，左右两侧的心轴上均由内向外依次套设有叶片减振器和纵臂，左右两侧的两个叶片减振器的内端分别与动力装置的两端连接，纵臂与相应侧的叶片减振器连接，左侧的叶片减振器与右侧的纵臂之间和右侧的叶片减振器与左侧的纵臂之间均连接有扭杆弹簧，两个纵臂的下端均用于与车轮连接。实现车身高度的自动调节，具有车身减振功能；使车身平台能适应各种复杂地形，实现爬坡、过沟、山地行驶等功能。

Description

一种集成式纵臂式独立悬架系统

技术领域

本发明涉及车辆悬架技术领域，具体涉及一种集成式纵臂式独立悬架系统。

背景技术

汽车在复杂路面行驶时，悬架系统不断地缓和冲击，使振动迅速衰减。悬架系统显著地减少了零部件的损坏率，降低了车轮动载荷，提高了行驶平顺性和乘坐舒适性。

伴随着国内经济社会的发展，车辆在经济建设中充当着重要的作用。人员或者货物常常需要远距离运输，甚至还会遇到恶劣的路况，为了在这种情况下保障人员的舒适性和载货的完整性，人们对汽车的操控稳定性和行驶平顺性的需求越来越高。

而现有的汽车悬架大多为被动式悬架，当弹簧刚度和减振器阻尼系数确定后，就无法更改。汽车在行驶过程中，载荷、车速、路况等行驶状态会有较大变化，不同工况对行驶平顺性和操纵稳定性要求的侧重不同，悬架特性也要求相应的变化。被动悬架则难以满足各种行驶状态下对悬架性能的较高要求。因此一款车身高度可调，阻尼可调的主动位移控制悬架的设计和开发就要显得尤为重要。

本发明在提高车辆通过性方面有着广阔的前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种集成式纵臂式独立悬架系统，实现车身高度的自动调节，具有车身减振功能；使车身平台能适应各种复杂地形，实现爬坡、过沟、山地行驶等功能。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种集成式纵臂式独立悬架系统，包括动力装置，动力装置的左右两侧均套接有心轴，左右两侧的心轴分别与车身连接固定，左右两侧的心轴上均由内向外依次套设有叶片减振器和纵臂，左右两侧的两个叶片减振器的内端分别与动力装置的两端连接，纵臂与相应侧的叶片减振器连接，左侧的叶片减振器与右侧的纵臂之间和右侧的叶片减振器与左侧的纵臂之间均连接有扭杆弹簧，两个纵臂的下端均用于与车轮连接。

按照上述技术方案，动力装置包括电机、减速器、电机套、电磁制动器和调节壳体，电机和减速器均套设于调节壳体中，电机的输出端通过减速器与电磁制动器连接，同时减速器的输出端与调节壳体连接，电机套套设于电机上，电机套与一个心轴刚性连接，电磁制动器与另一个心轴连接，电机通过减速器带动调节壳体转动。

按照上述技术方案，减速器的输出端通过花键与分别与电磁制动器和调节壳体连接。

按照上述技术方案，叶片减振器包括减振器套筒和减振器壳体，减振器套筒套设于减振器壳体内，减振器套筒套设于心轴上，减振器壳体与调节壳体连接固定，减振器套筒与相应侧的纵臂连接，减振器壳体和减振器套筒之间设有减振器隔板和减振器套筒。

按照上述技术方案，减振器隔板设置于减振器壳体的内壁上，减振器叶片设置于减振器套筒的外壁上。

按照上述技术方案，减振器隔板和减振器叶片将减振器壳体与减振器套筒之间内腔分成两个腔体，两个腔体通过液压管连接有电磁阀。

按照上述技术方案，减振器壳体与调节壳体之间连接密封盖。

按照上述技术方案，心轴与相应侧的减振器壳体之间套设有轴承，轴承的一侧端面与密封盖连接，轴承的另一侧端面与减振器套筒的内端连接。

按照上述技术方案，左右两侧的纵臂、叶片减振器和扭杆弹簧以动力装置为中心对称布置。

本发明具有以下有益效果：

1、通过控制纵臂的旋转调节车轮与心轴之间的高度变化，实现车身高度的自动调节，通过扭杆弹簧和叶片减振器的配合实现承受及缓冲路面对车身造成的冲击的功能，具有车身减振功能；在通过地形障碍时，使用高度调节功能改变车身高度进行越障，在路面颠簸时减振系统能够减少车身振动，使车身平台能适应各种复杂地形，实现爬坡、过沟、山地行驶等功能；所述的集成式纵臂式独立悬架系统布置紧凑，提高了空间利用率；扭杆弹簧既起到了带动纵臂进行旋转的作用，又起到了减振的功能；叶片式减振器的运用使得悬架系统在不损失减振性能的同时具备改变车身高度，车身高度可调意味着车辆在各种路况的复杂路况下的通过性大大提高。

2、根据地形的变化情况，将直流电机作为动力带动纵臂转动，进而使悬架产生相应的主动位移，在产生合适的位移后，电磁制动器能够将动力装置立刻锁死，从而使悬架维持在合适的位移；减振模块采用叶片式减振器，当纵臂在路面上振动时，减振器套筒旋转带动叶片旋转，产生的压差迫使液体来回通过电磁阀，将振动的能量转化为减振器内部液体的热能散失。面对不同的地形状况，可通过调节电磁阀的开关频率来改变减振器的阻尼系数，进而改变悬架特性，增强行驶平顺性和操作稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例中集成式纵臂式独立悬架系统的立面示意图；

图2是本发明实施例中集成式纵臂式独立悬架系统的剖视图；

图3是本发明实施例中动力装置的立面图；

图4是本发明实施例中花键轴的结构示意图；

图5是本发明实施例中叶片减振器的横向截面示意图；

图中，1-心轴，2-纵臂，3-扭杆弹簧，4-第一密封盖，5-减振器壳体，6-减振器套筒，7-止推轴承，8-第二密封盖，9-直流电机，10-电机套，11-减速器，12-花键轴，13-花键槽，14-调节壳体，15-电磁制动器，16-减振器叶片，17-减振器隔板，18-电磁阀，19-液压管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图5所示，本发明提供的一个实施例中的集成式纵臂式独立悬架系统，包括动力装置，动力装置的左右两侧均套接有心轴1，左右两侧的心轴1分别与车身连接固定，左右两侧的心轴1上均由内向外依次套设有叶片减振器和纵臂2，左右两侧的两个叶片减振器的内端分别与动力装置的两端连接，纵臂2与相应侧的叶片减振器的外端连接，左侧的叶片减振器通过扭杆弹簧3与右侧的纵臂2连接，右侧的叶片减振器通过扭杆弹簧3与左侧的纵臂2连接，两个纵臂2的下端用于与车轮连接；动力装置带动两个叶片减振器绕心轴1转动，两个叶片减振器通过扭杆弹簧3带动纵臂2以心轴1为中心转动，实现主动位移控制功能，通过控制纵臂2的旋转调节车轮与芯轴之间的高度变化，实现车身高度的自动调节，通过扭杆弹簧3和叶片减振器的配合实现承受及缓冲路面对车身造成的冲击的功能，具有车身减振功能；在通过地形障碍时，使用高度调节功能改变车身高度进行越障，在路面颠簸时减振系统能够减少车身振动。使车身平台能适应各种复杂地形，实现爬坡、过沟、山地行驶等功能。

进一步地，动力装置包括电机9、减速器11、电机套10、电磁制动器15和调节壳体14，电机和减速器11均套设于调节壳体14中，电机的输出端通过减速器11与电磁制动器15连接，同时减速器11的输出端与调节壳体14连接，电机套10套设于电机上，电机套10与一个心轴1刚性连接，电磁制动器15与另一个心轴1连接，电机9通过减速器11带动调节壳体14转动，调节壳体14的两端分别与两个叶片减振器连接。

进一步地，减速器11的输出端通过花键分别与电磁制动器15和调节壳体14连接。

进一步地，花键包括花键轴12和花键槽13，花键轴12与花键槽13套接，花键轴12的两端分别与电磁制动器15和减速器11的输出端连接，花键槽13套设于调节壳体14内。

进一步地，花键轴12上开设有键槽，与减速器11的转动轴连接，同时花键轴12与调节壳体14的花键槽13固定连接，花键槽13与调节壳体14刚性连接。

进一步地，电机为直流电机9。

进一步地，电磁制动器15通过平键槽与花键轴12固定连接。在不需主动位移调节时，电磁制动器15通电工作，将机械调节机构锁死；电磁制动器作为所述的纵臂式独立悬架系统的制动装置。

进一步地，叶片减振器包括减振器套筒6和减振器壳体5，减振器套筒6套设于减振器壳体5内，减振器套筒6套设于心轴1上，减振器壳体5与调节壳体14连接固定，减振器套筒6与相应侧的纵臂2连接，减振器壳体5和减振器套筒6之间设有减振器隔板17和减振器套筒6。

进一步地，减振器壳体5与调节壳体14之间通过法兰盘连接固定。

进一步地，减振器隔板17设置于减振器壳体5的内壁上，减振器叶片16设置于减振器套筒6的外壁上。

进一步地，减振器隔板17和减振器叶片16将减振器壳体5与减振器套筒6之间内腔分成两个腔体，两个腔体通过液压管19连接有电磁阀18；所述电磁阀18用于调节减振器的阻尼系数。在面对不同路况时，提高电磁阀18开关的频率来减小减振器的阻尼；降低电磁阀18的频率来增大减振器的阻尼。

进一步地，减振器壳体5与调节壳体14之间连接密封盖；左右两侧的密封盖分别为第一密封盖4和第二密封盖8。

进一步地，心轴1与相应侧的减振器壳体5之间套设有轴承，轴承为止推轴承7，止推轴承7的一侧端面与密封盖连接，止推轴承7的另一侧端面与减振器套筒6的内端连接。

进一步地，电磁制动器的法兰盘与一侧心轴1连接固定。

进一步地，左右两侧的纵臂2、叶片减振器和扭杆弹簧3以动力装置为中心对称布置。

本发明的工作原理：

基于机械调节机构的主动位移控制悬架，包括机械调节模块和减振模块。机械调节模块包括集成于悬架内部的机械调节装置和位于车身的电路控制装置。悬架内的机械调节装置包括直流电机9、电机套10、减速器11、花键轴12、花键槽13、调节壳体14、电磁制动器15。通过对直流电机9的正反转控制实现调节壳体14的正反转动，带动扭杆弹簧3和纵臂2的旋转实现悬架的主动位移功能。减振模块包括扭杆弹簧3、减振器壳体5、减振器套筒6、止推轴承7、减振器叶片16、减振器隔板17、电磁阀18、液压管19。通过对电磁阀18开关频率的控制实现减振器的阻尼调节。

进一步地，所述机械调节模块的直流电机9套在电机套10中，电机套10另一端与心轴1固定连接，直流电机9与减速器11通过平键连接。减速器11的输出轴通过平键与花键轴12固定连接。电机套10与心轴1固连，心轴1固定于车身，使得直流电机9在电机套10内与车身固定。调节悬架时直流电机9旋转，旋转的转速由减速器11减速到合适范围后输出到花键轴12，花键轴12通过花键槽13带动调节壳体14旋转，从而带动扭杆弹簧3和纵臂2的旋转，实现悬架的主动位移调节。

进一步地，所述调节壳体14内部开有花键槽13，与花键轴12连接。调节壳体14两端通过法兰与减振器壳体5固定连接。

进一步地，所述花键轴12一端通过平键与减速器11固定连接，另一端通过平键与电磁制动器15固定连接。直流电机9旋转后，当车身的位移调节达到预定目标后，输入控制信号到电磁制动器15，电磁制动器15使调节机构锁死，完成位移调节。

进一步地，所述电磁制动器15的外端通过法兰与心轴1固定连接，心轴1的另一端与车身固定连接，以固定机械调节模块。

进一步地，所述扭杆弹簧3两端分别与减振器壳体5和纵臂2连接，悬架在调节时，扭杆弹簧3作为传力杆，将调节壳体14的转动传递到纵臂2上，最终实现主动位移控制功能。同时在正常行驶无需调节悬架位移时，扭杆弹簧3作为弹性元件，缓冲车辆行驶时受到的冲击。

进一步地，所述减振模块中的减振器壳体5与调节壳体14通过第二密封盖8连为一体，使得整个外壳集成为一个整体，减振器壳体[5]两端用第一密封盖4密封。减振器内部的减振器隔板17与减振器叶片16将减振器分为两个腔体。同时减振器壳体5上开有两孔，孔分别在两个腔体上，两孔之间通过液压管19连接。

进一步地，所述减振器套筒6上刚性连接减振器叶片16，减振器套筒6与减振器隔板17间密封良好。减振器套筒6内套有心轴1，其直径扩大端内装有止推轴承7，用来承受悬架系统受到的径向力。减振器套筒6另一端通过花键连接纵臂2，将纵臂2的振动传入叶片减振器。

进一步地，所述液压管19两端分别与减振器两个腔体连接，实现两腔之间阻尼液的流通。液压管19上连接电磁阀18，车身受到振动时纵臂2转动，阻尼液来回流过液压管19。通过对电磁阀18开关频率的控制实现减振器阻尼调节，频率高阻尼小，频率低阻尼大。

进一步地，所述第一密封盖4安装在减振器壳体5的最外端，第一密封盖4内装有密封圈，轴孔处装有骨架油封，外端通过法兰与减振器壳体5固定连接。第二密封盖8安装在减振器壳体5与调节壳体14之间，第二密封盖8一端装有密封圈和骨架油封以实现密封功能，一端装有轴承以承力。

本发明的工作原理：机械调节机构通过花键轴12带动调节壳体14转动，最终带动纵臂2转动，实现主动位移控制功能。减振模块采用叶片减振器与扭杆弹簧3进行减振。

本发明的提供的实施例一中的实现主动位移控制功能的悬架系统包括机械调节模块与减振模块。机械调节模块主要包括直流电机9、减速器11、花键轴12、调节壳体14、电磁制动器15。减振模块主要包括叶片减振器、扭杆弹簧3、纵臂2。

在车辆行驶中，随着载荷、车速、路况等参数的改变，悬架系统会根据实际情况对车身高度与减振器阻尼系数进行调节，提高行驶稳定性与通过性。图二中，在需要进行主动位移控制时，单片机控制直流电机9开始工作，减速器11进行减速，连接在减速器11输出轴上的花键轴12转动，通过花键槽13带动调节壳体14转动，从而带动与之固定连接的减振器壳体5转动，转动通过扭杆弹簧3传送至纵臂2，最终实现主动位移控制的功能。需要反向调节时，只需控制直流电机9反转即可。在无需调节模块工作时，电磁制动器15会通电，将花键轴12锁死，从而使调节壳体14与减振器壳体5固定。

在车辆行驶中遇到障碍时，纵臂2产生冲击，带动与之固定连接的减振器套筒6转动。由于减振器叶片16与减振器隔板17将减振器内部分为两个腔，且减振器壳体5固定，在减振器套筒7转动时，两个腔之间产生高低压差，从而使液压油通过液压管19在两个腔之间来回流动，产生阻尼力，最终实现减振的效果。通过控制电磁阀的开关频率改变液压管的阻尼力，实现减振器阻尼可调。同时，纵臂2遇到冲击后，与纵臂2以及另一端减振器壳体5固定连接的扭杆弹簧3产生弹性变形，达到缓和冲击的作用。

本发明公开了一种基于机械式调节机构的主动位移控制悬架，涉及车辆悬架技术领域。该悬架包括机械调节模块、减振模块，主要构件为心轴1、直流电机9、电磁制动器15、叶片减振器、扭杆弹簧3、电磁阀18和纵臂2。心轴1外端固定于车身，内端与调节机构固定连接；直流电机9能够带动整个壳体及扭杆弹簧3绕心轴1旋转，从而带动纵臂2旋转，实现主动位移控制功能；电磁制动器15能够在悬架不需调节时将其锁死；叶片减振器与扭杆弹簧3作为减振模块的基本原件，缓冲路面对车身的冲击；电磁阀18安装于叶片减振器上，实现减振器的阻尼调节功能；纵臂2连接悬架系统与车轮。本发明可以使悬架特性在汽车行驶过程中根据载荷、车速、路况等参数进行主动调节，主要用于提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

所述的集成式纵臂式独立悬架系统布置紧凑，提高了空间利用率；减振器壳体5与调节腔壳体14连为一体，将各分离模块有效结合为整体，使叶片减振器的使用更加灵活；心轴1外套调节腔壳体14的布置方式也使动力装置与悬架一体，避免了在车身上布置调节腔。整个悬架结构以心轴为核心，将动力装置、叶片减振器、扭杆弹簧3、纵臂2等主要结构进行一体化布置。大大节约了车身空间，使得悬架系统的集成度较高，结构紧凑，空间利用率较高；对扭杆弹簧3和叶片减振器进行了创新的综合设计，有效地改进了两者的功能。扭杆弹簧3既起到了带动纵臂2进行旋转的作用，又起到了减振的功能；叶片式减振器的运用使得悬架系统在不损失减振性能的同时具备改变车身高度的新能力；车身高度可调意味着车辆在各种路况的复杂路况下的通过性大大提高；扭杆弹簧3和叶片减振器的新型配合结构设计改进了两者对悬架的作用。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种集成式纵臂式独立悬架系统，其特征在于，包括动力装置，动力装置的左右两侧均套接有心轴，左右两侧的心轴分别与车身连接固定，左右两侧的心轴上均由内向外依次套设有叶片减振器和纵臂，左右两侧的两个叶片减振器的内端分别与动力装置的两端连接，纵臂与相应侧的叶片减振器连接，左侧的叶片减振器与右侧的纵臂之间和右侧的叶片减振器与左侧的纵臂之间均连接有扭杆弹簧，两个纵臂的下端均用于与车轮连接；

动力装置包括电机、减速器、电机套、电磁制动器和调节壳体，电机和减速器均套设于调节壳体中，电机的输出端通过减速器与电磁制动器连接，同时减速器的输出端与调节壳体连接，电机套套设于电机上，电机套与一个心轴刚性连接，电磁制动器与另一个心轴连接，电机通过减速器带动调节壳体转动；

叶片减振器包括减振器套筒和减振器壳体，减振器套筒套设于减振器壳体内，减振器套筒套设于心轴上，减振器壳体与调节壳体连接固定，减振器套筒与相应侧的纵臂连接，减振器壳体和减振器套筒之间设有减振器隔板和减振器套筒；

减振器隔板设置于减振器壳体的内壁上，减振器叶片设置于减振器套筒的外壁上。

2.根据权利要求1所述的集成式纵臂式独立悬架系统，其特征在于，减速器的输出端通过花键分别与电磁制动器和调节壳体连接。

3.根据权利要求1所述的集成式纵臂式独立悬架系统，其特征在于，减振器隔板和减振器叶片将减振器壳体与减振器套筒之间内腔分成两个腔体，两个腔体通过液压管连接有电磁阀，在面对不同路况时，提高电磁阀开关的频率来减小减振器的阻尼；降低电磁阀的频率来增大减振器的阻尼。

4.根据权利要求1所述的集成式纵臂式独立悬架系统，其特征在于，减振器壳体与调节壳体之间连接密封盖。

5.根据权利要求3所述的集成式纵臂式独立悬架系统，其特征在于，心轴与相应侧的减振器壳体之间套设有轴承，轴承的一侧端面与密封盖连接，轴承的另一侧端面与减振器套筒的内端连接。

6.根据权利要求1所述的集成式纵臂式独立悬架系统，其特征在于，左右两侧的纵臂、叶片减振器和扭杆弹簧以动力装置为中心对称布置。

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