CN109591533B - 臂式扭转型主动悬架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种臂式扭转型主动悬架，包括减速电机、两个扭杆弹簧、两个纵臂、两个叶片减振器和车架，两个扭杆弹簧分布于减速电机的两侧，减速电机的两个输出端分别与两个扭杆弹簧的一端连接，两个扭杆弹簧的另一端分别与两个纵臂连接固定，两个叶片减振器分别套设于两个扭杆弹簧上，两个叶片减振器分别与减速电机的两端连接固定，减速电机固设于车架上，两个扭杆弹簧的外端通过轴承分别与车架的两端连接。实现车身高度主动调节同时具有基本减振功能，便于实现在各种复杂地形下的通过性，大大提高车辆的越障能力。

Description

臂式扭转型主动悬架

技术领域

本发明涉及车辆悬架技术领域，具体涉及一种臂式扭转型主动悬架。

背景技术

目前的车辆悬架多采用筒式减振器与螺旋弹簧，造成车身高度的固定，限制了悬架特性的调节，影响了车辆的越障能力。本发明以扭杆弹簧与叶片减振器为基础，开发出一种臂式扭转型主动悬架，该悬架系统具有优良的越障能力。

在野外作战时，许多军备缺乏优越的越野能力而无法通过复杂路面，以及一些运输车辆难以实现物资的运送。同样，许多工程车辆由于越障能力不足而难以在复杂的路况下施工。车辆通过搭载该悬架系统，会具有优良的越障能力，实现车辆功能多样化。

因此本发明在提高车辆在复杂地形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，提供了一种臂式扭转型主动悬架，实现车身高度主动调节同时具有基本减振功能，便于实现在各种复杂地形下的通过性，大大提高车辆的越障能力。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种臂式扭转型主动悬架，包括减速电机、两个扭杆弹簧、两个纵臂、两个叶片减振器和车架，两个扭杆弹簧分布于减速电机的两侧，减速电机的两个输出端分别与两个扭杆弹簧的一端连接，两个扭杆弹簧的另一端分别与两个纵臂连接固定，两个叶片减振器分别套设于两个扭杆弹簧上，两个叶片减振器分别与减速电机的两端连接固定，减速电机固设于车架上，两个扭杆弹簧的外端通过轴承分别与车架的两端连接。

按照上述技术方案，两个扭杆弹簧、两个纵臂和两个叶片减振器组成两组对称分布于减速电机的两侧。

按照上述技术方案，减速电机的电机输出轴通过联轴器与扭杆弹簧连接。

按照上述技术方案，联轴器的外端套设有输出轴壳体，输出轴壳体的两端分别与减速电机和叶片减振器连接，叶片减振器与输出轴壳体之间连接有隔板。

按照上述技术方案，叶片减振器包括减振器壳体和减振器套筒，减振器套筒套设于减振器壳体内，减振器套筒套设于扭杆弹簧上，减振器壳体的内侧端设有隔板，与电机输出轴壳体连接固定，减振器套筒的外端与同侧的纵臂连接，减振器壳体与减振器套筒之间的腔体为密封腔，腔体内充满减振油。

按照上述技术方案，减振器套筒的外圈设有减振叶片，减振叶片上设有若干阻尼孔。

按照上述技术方案，减振器壳体与减振器套筒之间设有减振隔板，减振隔板与减振器壳体连接固定。

按照上述技术方案，减振器套筒的外端通过花键与纵臂连接固定，减振器套筒的内端通过轴承与扭杆弹簧连接，减振器套筒的内端设有端板，减振器套筒的内端端板与减振器壳体之间设有密封圈。

按照上述技术方案，车架包括车架橫板、两个车架吊耳和两个空心螺母，车架吊耳分布于车架横板的两端，两个空心螺母分别通过螺纹套设于两个车架吊耳上，两个扭杆弹簧分别通过轴承与两个空心螺母连接，纵臂的外端面设有推力球轴承，纵臂通过推力球轴承与空心螺母连接，纵臂的外端面设有第二推力球轴承，纵臂通过第二推力球轴承与扭杆弹簧和空心螺母连接，纵臂的内端面设有第一推力球轴承，纵臂通过第一推力球轴承与减振器壳体外端连接。

按照上述技术方案，车架吊耳的上端通过榫卯结构与车架横板固定连接，车架吊耳与车架横板之间插有车架销固定。

本发明具有以下有益效果：

1、由纵臂、扭杆弹簧和叶片式减振器构成基本减振功能，涡轮蜗杆减速电机通过联轴器和扭杆弹簧带动纵臂主动扭转调节构成车身高度调节功能，实现车身高度主动调节同时具有基本减振功能，便于实现在各种复杂地形下的通过性，大大提高车辆的越障能力。

2、扭杆弹簧布置于叶片减振器的内部，使得结构紧凑，提高了悬架系统的空间利用率。同时对扭杆弹簧进行了功能上的拓展，扭杆弹簧不仅起到减振的作用，还作为传力零件实现动力的传输。

附图说明

图1是本发明实施例中臂式扭转型主动悬架的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明实施例中叶片减振器的结构示意图；

图中，1-车架横板，2-车架吊耳，3-电机支架，4-减速电机，5-电机输出轴，6-输出轴壳体，7-联轴器，8-隔板，9-减振器壳体，10-减振器套筒，11-扭杆弹簧，12-角接触球轴承，13-骨架油封，14-第一推力球轴承，15-滚针轴承，16-纵臂，17-第二推力球轴承，18-空心螺母，19-密封圈，20-车架销，21-减振隔板，22-减振叶片。

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3所示，本发明提供的一个实施例中的臂式扭转型主动悬架，包括减速电机4、两个扭杆弹簧11、两个纵臂16、两个叶片减振器和车架，两个扭杆弹簧11分布于减速电机4的两侧，减速电机4的两个输出端分别与两个扭杆弹簧11的一端连接，两个扭杆弹簧11的另一端分别与两个纵臂16连接固定，两个叶片减振器分别套设于两个扭杆弹簧11上，两个叶片减振器分别与减速电机4的两端连接固定，减速电机4固设于车架上，两个扭杆弹簧11的外端通过轴承分别与车架的两端连接；纵臂16的下端连接有车轮，由纵臂16、扭杆弹簧11和叶片式减振器构成基本减振功能，涡轮蜗杆减速电机4通过联轴器7和扭杆弹簧11带动纵臂16主动扭转调节构成车身高度调节功能，实现车身高度主动调节功能同时具有基本减振功能，便于实现在各种复杂地形下的通过性，大大提高车辆的越障能力，所述的臂式扭转型主动悬架以扭杆弹簧11与叶片减振器为基础进行设计，除了具有传统悬架的减振功能以外，还能够实现主动位移控制，实现对车辆高度的调节，同时还可以通过电磁阀实现对减振器阻尼的调节。本发明应用于车辆上可以大大提高车辆的越障能力。

进一步地，两个扭杆弹簧11、两个纵臂16和两个叶片减振器组成两组对称分布于减速电机4的两侧。

进一步地，所述纵臂16布置于悬架系统左右两侧，纵臂16下端连接车轮，上端横向伸长套在滚针轴承15上，滚针轴承15套在减振器壳体9上。纵臂16外端套有第二推力球轴承，第二推力球轴承内套有扭杆弹簧11。纵臂16内部开有内花键，与穿过纵臂16的扭杆弹簧11的外花键配合。纵臂16内部开有另一较大内花键与减振器套筒10的外花键相配合。悬架系统行驶时，车轮上下的跳动运动变为纵臂16绕轴线的旋转运动，纵臂16旋转以花键配合带动减振器套筒10和扭杆弹簧11旋转，扭杆弹簧11和叶片减振器实现减振作用。就纵臂16受力性能而言，纵臂16将车身振动时的纵向力通过滚针轴承15传递到减振器壳体9从而传递到车架上，将悬架横向力通过第二推力球轴承传递到空心螺母18从而传递到车架上。

进一步地，减速电机4为涡轮蜗杆减速电机4。

进一步地，减速电机4的电机输出轴5通过联轴器7与扭杆弹簧11连接。

进一步地，联轴器7的外端套设有输出轴壳体6，输出轴壳体6的两端分别与减速电机4和叶片减振器连接；实现对内部的输出轴和联轴器7的保护作用。

进一步地，输出轴壳体6与叶片减振器之间连接有隔板8。

进一步地，所述扭杆弹簧11一端通过外花键连接联轴器7，另一端通过外花键连接相应的纵臂16，扭杆弹簧11中部穿过减振器套筒10和纵臂16，扭杆弹簧11最外端套以深沟球轴承连接空心螺母18，内端套有角接触球轴承12。在纵臂16受振动扭转时，扭杆弹簧11缓冲扭转运动，实现基本缓冲功能。

所述纵臂16布置于悬架系统左右两侧，纵臂16下端连接车轮，上端横向伸长套在滚针轴承15上，滚针轴承15套在减振器壳体9上。纵臂16外端套有第二推力球轴承，第二推力球轴承内套有扭杆弹簧11。纵臂16内部开有内花键，与穿过纵臂16的扭杆弹簧11的外花键配合。纵臂16内部开有另一较大内花键与减振器套筒10的外花键相配合。悬架系统行驶时，车轮上下的跳动运动变为纵臂16绕轴线的旋转运动，纵臂16旋转以花键配合带动减振器套筒10和扭杆弹簧11旋转，扭杆弹簧11和叶片减振器实现减振作用。就纵臂16受力性能而言，纵臂16将车身振动时的纵向力通过滚针轴承15传递到减振器壳体9从而传递到车架上，将悬架横向力通过第二推力球轴承传递到空心螺母18从而传递到车架上。

进一步地，叶片减振器包括减振器壳体9和减振器套筒10，减振器套筒10套设于减振器壳体9内，减振器套筒10套设于扭杆弹簧11上，减振器壳体9的内侧端设有隔板8，与减速电机4连接固定，减振器套筒10的外端与同侧的纵臂16连接，减振器壳体9与减振器套筒10之间的腔体为密封腔，腔体内充满减振油。

进一步地，减振器套筒10的外圈设有减振叶片22，减振叶片22上设有若干阻尼孔。

进一步地，减振器壳体9与减振器套筒10之间设有减振隔板21，减振隔板21与减振器壳体9连接固定。

进一步地，减振叶片22和减振隔板21周向间隔分布，减振叶片22和减振隔板21的个数均为2个。

进一步地，所述减振器套筒10外部有叶片与壳体隔板形成密封腔，内部套有扭杆弹簧11，扩大端与减振器壳体9间以密封圈19实现密封连接，大端内套有角接触球轴承12，外端以外花键连接纵臂16，中部外套有骨架油封13与减振器壳体9之间实现密封。套筒将纵臂16的扭转化为叶片的旋转，与减振器壳体9配合实现减振作用。

所述减振器壳体9内部的隔板8与套筒上的叶片形成密封腔，外端套入纵臂16横向伸长段内并与纵臂16以滚针轴承15连接，壳体凸肩以第一推力球轴承与纵臂16横向伸长段端面相接触，内部装有骨架油封13实现与套筒的密封，壳体内端面以法兰连接端面隔板8和输出轴壳体6，同时壳体外部开有阻尼孔连接电磁阀。在减振叶片22与减振隔板相对运动时，压力将液体压入阻尼孔，阻尼孔的节流作用产生阻尼力，实现减震功能，阻尼孔外接的电磁阀可实现减振器阻尼调节作用。当纵臂16有横向力传来时，壳体凸肩通过与第一推力球轴承的接触承担纵臂16横向力，将横向力传递到车架。

进一步地，减振器套筒10的外端通过花键与纵臂16连接固定，减振器套筒10的内端通过轴承与扭杆弹簧11连接，减振器套筒10的内端设有端板，形成扩大端，减振器套筒10的内端端板与减振器壳体9之间设有密封圈19，实现密封连接，纵臂的外端面设有第二推力球轴承，纵臂通过第二推力球轴承与车架连接，纵臂的内端面设有第一推力球轴承，纵臂通过第一推力球轴承与减振器壳体外端连接。

进一步地，车架包括车架橫板、两个车架吊耳2和两个空心螺母18，车架吊耳2分布于车架横板1的两端，两个空心螺母18分别通过螺纹套设于两个车架吊耳2上，两个扭杆弹簧11分别通过轴承与两个空心螺母18连接，纵臂16的外端面设有第二推力球轴承，纵臂16通过第二推力球轴承与空心螺母18连接；减速电机4通过电机支架3与车架横板1连接固定。

进一步地，车架吊耳2的上端通过榫卯结构与车架横板1固定连接，车架吊耳2与车架横板1之间插有车架销20固定。

进一步地，减速电机4连接有控制器，控制器控制减速电机4驱动电机输出轴5旋转，以联轴器7带动扭杆弹簧11旋转，扭杆弹簧11再通过花键配合带动纵臂16绕轴线旋转来实现车身高度主动调节，控制器包括单片机。

进一步地，所述车架主要包括车架横板1、电机支架3、车架吊耳2、车架销20、空心螺母18。主要承受来自悬架各方向的作用力；所述车架横板1上方连接车身，且横置于悬架系统上方，下方通过电机支架3与电机壳固定连接；所述车架吊耳2垂向布置于两端纵臂16的外侧，其上方通过榫卯结构与车架横板1固定连接，同时二者之间插有车架销20固定，车架销20承受剪切力，车架吊耳2的下方开有螺纹孔连接空心螺母18；所述空心螺母18的外圈加工有螺纹，内圈无螺纹，空心螺母18装入车架吊耳2的螺纹孔，同时通过内侧面以第二推力球轴承承担纵臂16横向力，螺纹副将横向力传递至车架。同时空心螺母18内圈与扭杆弹簧11之间安装有深沟球轴承承受径向力，扭杆可在螺母内部绕空心螺母18旋转。

本发明的一个实施例中，参照图1～图2所示，本发明提供的一个实施例中的臂式扭转型主动悬架系统，包括蜗轮蜗杆减速电机4、电机输出轴5、输出轴壳体6、隔板、叶片减振器、扭杆弹簧11、纵臂16、车架。电机输出轴5为双出轴，与蜗轮蜗杆减速电机4通过平键配合，实现动力输出。叶片减振器、扭杆弹簧11与纵臂16以电机为中心对称布置。扭杆弹簧11通过联轴器7与电机输出轴5固定连接，同时通过花键与纵臂16固定连接。叶片减振器套装在扭杆弹簧11上。纵臂16安装于悬架系统两端。车架横向布置于悬架系统上方，起到连接车身与悬架的作用，同时承受部分悬架系统的受力。当悬架受到路面激励时，纵臂16产生振动，由于扭杆弹簧11通过联轴器7与电机输出轴5固定连接，而电机通过蜗轮蜗杆保持自锁，所以扭杆弹簧11的内端锁止，此时，扭杆弹簧11产生弹性变形，同时带动叶片减振器工作，实现缓和冲击、衰减振动的功能。在车辆行驶时，遇到复杂路况时，蜗轮蜗杆减速电机4转动，带动扭杆弹簧11转动，最终带动纵臂16转动，实现车辆的高度调节，提升车辆的越野能力。

所述电机输出轴5为双出轴，与蜗轮蜗杆减速电机4的输出孔通过平键配合，实现动力输出。

所述输出轴壳体6一端与蜗轮蜗杆减速电机4的壳体固定连接。

所述隔板中心有一通孔，使得扭杆弹簧11穿过。隔板通过螺栓连接到输出轴壳体6的法兰盘上。

所述叶片减振器包括减振器壳体9、减振器套筒10。减振器套筒10套装于扭杆弹簧11上，减振器套筒10与扭杆弹簧11之间留有较大间隙，保证扭杆弹簧11的转动与减振器套筒10的转动互不干涉。减振器壳体9套装于减振器套筒10上，同时减振器壳体9内部与减振器套筒10外部均有刚性连接的叶片各一个，由此形成了减振器的阻尼腔，阻尼腔内充满减振油。减振器套筒10的内端为扩大端，扩大端的外径与减振器壳体9之间为间隙配合，同时在扩大段外径上装有密封圈19，防止减振油外流。扩大端的内径通过角接触球轴承12与扭杆弹簧11连接，角接触球轴承12的内侧顶住隔板，在承受轴向力的同时，承受减振器套筒10传递来的径向力。减振器套筒10的外端通过花键与纵臂16实现固定连接。

进一步地，减振器壳体9的内端通过法兰盘与隔板实现固定连接，从而实现与电机的固定连接。减振器壳体9的外端直径减小，减小端的内径与减振器套筒10之间装有骨架油封13，防止减振油外流。同时，减振器壳体9上在叶片的两侧分别开设一个通孔，两个通孔之间通过油管连接，油管上装有电磁阀，可以通过调节电磁阀的开启频率实现减振器的阻尼调节。

所述纵臂16上端有一阶梯孔，阶梯孔上加工有两个花键，分别与扭杆弹簧11以及减振器套筒10固定连接。同时，扭杆弹簧11穿过纵臂16阶梯孔。阶梯孔的外侧装有一推力球轴承。纵臂16的内侧有一刚性连接的圆筒，该圆筒套装于减振器壳体9缩小端上。圆筒的内径与减振器缩小端外径之间装有滚针轴承15，圆筒内侧与减振器壳体9大端外侧之间装有推力球轴承，承受悬架的径向力。

所述车架主要包括车架横板1、电机支架3、车架吊耳2、车架销20、空心螺母18。车架横板1横置于悬架系统上方，同时通过电机支架3与电机壳实现固定连接。车架吊耳2布置于纵臂16的外侧，悬架系统的两端，其上方通过榫卯与车架横板1固定连接，同时二者之间装有车架销20防止二者发生相对移动。车架吊耳2的下方为一螺纹孔，空心螺母18的外圈同样加工有螺纹，空心螺母18装入车架吊耳2的螺纹孔，同时通过侧面压住纵臂16通孔外侧的推力球轴承。空心螺母18与扭杆弹簧11之间安装有深沟球轴承承受径向力。

本发明的工作原理：扭杆弹簧11与叶片减振器实现减振的功能。蜗轮蜗杆减速电机4通过电机输出轴5带动扭杆弹簧11转动，最终带动纵臂16转动，实现主动位移控制。

本发明的提供的实施例一中的臂式扭转型主动悬架包括蜗轮蜗杆减速电机4、电机输出轴5、扭杆弹簧11、叶片减振器壳体9、叶片减振器套筒10和纵臂16。

在车辆行驶中，当纵臂16遇到障碍物而产生振动时，与纵臂16固定连接的扭杆弹簧11产生弹性变形，起到缓和路面冲击的作用。在遇到复杂路况时，需要实现主动位移控制，调节蜗轮蜗杆减速电机4转动，带动电机输出轴5转动，与电机输出轴5通过联轴器7连接的扭杆弹簧11转动，与扭杆弹簧11通过花键固定连接的纵臂16转动，从而实现主动位移控制。

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)

1.一种臂式扭转型主动悬架，其特征在于，包括减速电机、两个扭杆弹簧、两个纵臂、两个叶片减振器和车架，两个扭杆弹簧分布于减速电机的两侧，减速电机的两个输出端分别与两个扭杆弹簧的一端连接，两个扭杆弹簧的另一端分别与两个纵臂连接固定，两个叶片减振器分别套设于两个扭杆弹簧上，两个叶片减振器分别与减速电机的两端连接固定，减速电机固设于车架上，两个扭杆弹簧的外端通过轴承分别与车架的两端连接；

叶片减振器包括减振器壳体和减振器套筒，减振器套筒套设于减振器壳体内，减振器套筒套设于扭杆弹簧上，减振器套筒的外端与同侧的纵臂连接，减振器壳体与减振器套筒之间的腔体为密封腔，腔体内充满减振油；

减速电机的电机输出轴通过联轴器与扭杆弹簧连接；

联轴器的外端套设有输出轴壳体，输出轴壳体的两端分别与减速电机和叶片减振器连接，叶片减振器与输出轴壳体之间连接有隔板；

车架包括车架橫板、两个车架吊耳和两个空心螺母，车架吊耳分布于车架横板的两端，两个空心螺母分别通过螺纹套设于两个车架吊耳上，两个扭杆弹簧分别通过轴承与两个空心螺母连接，纵臂的外端面设有第二推力球轴承，纵臂通过第二推力球轴承与扭杆弹簧和空心螺母连接，纵臂的内端面设有第一推力球轴承，纵臂通过第一推力球轴承与减振器壳体外端连接。

2.根据权利要求1所述的臂式扭转型主动悬架，其特征在于，两个扭杆弹簧、两个纵臂和两个叶片减振器组成两组对称分布于减速电机的两侧。

3.根据权利要求1所述的臂式扭转型主动悬架，其特征在于，减振器套筒的外圈设有减振叶片，减振叶片上设有若干阻尼孔。

4.根据权利要求1所述的臂式扭转型主动悬架，其特征在于，减振器壳体与减振器套筒之间设有减振隔板，减振隔板与减振器壳体连接固定。

5.根据权利要求1所述的臂式扭转型主动悬架，其特征在于，减振器套筒的外端通过花键与纵臂连接固定，减振器套筒的内端通过轴承与扭杆弹簧连接，减振器套筒的内端设有端板，减振器套筒的内端端板与减振器壳体之间设有密封圈。

6.根据权利要求1所述的臂式扭转型主动悬架，其特征在于，车架吊耳的上端通过榫卯结构与车架横板固定连接，车架吊耳与车架横板之间插有车架销固定。

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