CN113135080B - 一种扭力梁悬架及其弹簧盘角度自动调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扭力梁悬架及其弹簧盘角度自动调节方法。扭力梁悬架包括横梁，横梁的两端均固定有纵臂，横梁的两端还固定有角度调节机构，角度调节机构的输出端固定有弹簧盘总成，角度调节机构能够转动弹簧盘总成，使弹簧盘总成的弹簧支撑面与车身弹簧座保持平行；实现上述扭力梁悬架的弹簧盘角度自动调节方法，通过车身高度传感器实时测量悬架位置信息，并传递给车辆ECU，计算出实时弹簧盘相对于车身弹簧座的倾斜角度，然后车辆ECU控制角度调节机构动作转动弹簧盘总成，使弹簧盘与车身弹簧座始终平行对置。从而使螺旋弹簧恒处于最佳夹紧状态，具有更好的减震效果，而且能够有效避免螺旋弹簧脱出、转动、异响等问题。

Description

一种扭力梁悬架及其弹簧盘角度自动调节方法

技术领域

本发明涉及车辆扭力梁悬架领域，具体涉及一种具有弹簧盘角度自动调节功能的扭力梁悬架。

本发明还涉及一种实现上述扭力梁悬架的弹簧盘角度自动调节方法。

背景技术

扭力梁作为一种简单的悬架系统，具有结构简单、安装空间小、成本低等诸多优点，广泛应用于车辆后悬架系统中。其结构一般包括：横梁、纵臂、弹簧盘、减振器支架、轮边支架、前铰接套管等子件，横梁连接在左右轮的轮边支架中间，纵臂和弹簧盘分布在梁的两侧拖，用于为前后方向定位，整个悬架系统以纵臂的前铰接套管与车身连结，在梁的上方有用来做为竖向缓冲的减振器支架和弹簧盘。

其中，螺旋弹簧一般安装在弹簧盘与车身弹簧座之间，通过夹紧反力固定，目前扭力梁悬架的弹簧盘一般焊接在横梁或者纵臂上。在横梁扭转时，弹簧盘与车身弹簧座之间脱离相互平行状态，使螺旋弹簧受到的夹紧作用力偏离其轴心线，处于非最佳的夹紧受力工作状态，并且随着扭转夹角增加，螺旋弹簧会有脱出的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种扭力梁悬架及其弹簧盘角度自动调节方法，在扭力梁扭转时，保持螺旋弹簧始终处于最佳夹紧状态，提供更好的缓冲，避免出现脱出现象。

为了解决上述技术问题，本发明一种扭力梁悬架，包括横梁，所述横梁的两端均固定有纵臂，所述纵臂的端部与下车体铰接，所述横梁的两端还固定有角度调节机构，所述角度调节机构的输出端固定有弹簧盘总成，所述角度调节机构用于调节所述弹簧盘总成的弹簧支撑面倾斜角度。

在上述扭力梁悬架中，当汽车行驶过程中扭力梁发生扭转时，通过在横梁上设置角度调节机构，对弹簧盘总成的倾斜角度进行动态调节，从而保证弹簧盘总成与车身弹簧座的弹簧支撑面始终平行对置，使螺旋弹簧恒处于最佳夹紧状态，具有更好的减震效果，而且能够有效避免螺旋弹簧脱出、转动、异响等问题。

作为本发明一种扭力梁悬架的进一步改进，所述角度调节机构包括主体框架，所述主体框架与所述横梁固定连接，所述主体框架的顶部固定有驱动装置和传动机构。利用主体框架将弹簧盘总成连接支撑在横梁上，再通过驱动装置和传动机构实现弹簧盘总成的旋转，最终将弹簧盘总成与横梁之间的刚性连接转变为角度可调的活动连接，实现角度调节的功能。

作为本发明上述一种扭力梁悬架的更进一步改进，所述主体框架包括顶板，以及设于所述顶板底部两侧的安装板，所述安装板的底边与所述横梁固定连接，所述安装板的一端均伸出所述顶板，且伸出端之间设置有旋转轴，所述旋转轴的两端与所述安装板转动连接。采用板框结构进行支撑连接，结构强度高，焊接固定容易，且可装配用的安装平面较多，空间利用率高。

对于上述在所述安装板的伸出端之间设置旋转轴的扭力梁悬架，所述弹簧盘总成包括固定臂和弹簧盘，优选所述固定臂呈横折状，所述固定臂的顶端与所述旋转轴通过螺栓固定连接，便于弹簧盘的布置，也安装方便，连接牢固。

作为本发明上述一种扭力梁悬架的另一种改进，所述传动机构包括相互啮合的涡轮和蜗杆，所述涡轮固定于所述旋转轴上，所述蜗杆与所述驱动装置的输出轴固定连接。蜗轮蜗杆的传动比大，结构紧凑，且具有自锁性，使结构更加安全可靠。

为了解决上述技术问题，本发明的弹簧盘角度自动调节方法包括如下步骤，

步骤一：车辆行驶中，实时接收车身高度传感器传递的电信号，并分析处理得出悬架位置变化量；

步骤二：根据悬架位置变化量，计算出所述弹簧盘总成的弹簧支撑面相对于车身弹簧座的倾斜角度；

步骤三：所述角度调节机构转动所述弹簧盘总成一个倾斜角度，使所述弹簧盘总成的弹簧支撑面与车身弹簧座保持平行；

在上述弹簧盘角度自动调节方法中，通过角度调节机构，不断实时控制弹簧盘总成的倾斜角度，从而使弹簧盘总成与车身弹簧座的弹簧支撑面始终平行对置。

综上所述，采用上述扭力梁悬架的弹簧盘具有电动角度调节功能，保证弹簧盘与车身弹簧座始终平行，使螺旋弹簧在扭力梁扭转时恒处于最佳夹紧状态，避免螺旋弹簧脱出、转动、异响。

附图说明

在附图中：

图1为本发明的扭力梁整体结构示意图。

图2为本发明的角度调节机构结构示意图。

图3为本发明的主体框架结构示意图。

图4为本发明的旋转轴结构示意图。

图5为本发明与车体安装的侧面结构示意图。

图6为本发明角度调节功能的原理示意图。

图中：1、横梁；2、纵臂；3、下车体；4、角度调节机构；5、弹簧盘总成；6、车身弹簧座；7、顶板；8、安装板；9、旋转轴；10、通孔；11、轴承；12、端盖；13、电机；14、涡轮；15、蜗杆；16、固定臂；17、弹簧盘；18、安装平面；19、安装孔；20、螺旋弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

如图1和图5所示，该扭力梁悬架包括横梁1，横梁1的两端均固定有纵臂2，纵臂2的端部与下车体3铰接，横梁1的两端还固定有角度调节机构4，角度调节机构4的输出端固定有弹簧盘总成5，角度调节机构4用于调节所述弹簧盘总成5的弹簧支撑面倾斜角度。

使用时，车辆行驶过程中，由于路面高低变化，扭力梁会发生扭转，带着固定在扭力梁上的弹簧盘总成5转动，此时车身高度传感器持续监测车身高度信息，并传输给车辆ECU，车辆ECU以此计算出弹簧盘总成5与车身弹簧座6之间倾斜角度，即螺旋弹簧两端夹紧平面之间的偏离角度，然后控制角度调节机构4动作，转动弹簧盘总成5，使弹簧盘总成5的弹簧支撑面时时与车身弹簧座6平行，进而保证旋转弹簧20恒处于最佳夹紧状态，避免脱出。

图2示出了角度调节机构4的一种可选的结构，包括主体框架、驱动装置和传动机构。其中主体框架如图3所示，由一块顶板7和底部两侧的安装板8构成，安装板8的底边与横梁1焊接固定连接，安装板8的一端均伸出顶板7，并在各个伸出端开有一个通孔10及三个螺纹孔，分别用来安装轴承11和端盖12，将旋转轴9的两端安装在轴承11的内圈上，使其可以自由转动。采用框架结构进行支撑和连接，结构简单，具有较大的安装空间，使各部件能够合理的布置。

如图4所示，旋转轴9的中部包括两段阶梯的固定结构，其中一段铣有上下平行的两个安装平面18，并且垂直两安装平面18开有两个安装孔19，用于与弹簧盘总成5螺栓连接，另一段与传动机构相连，传递扭矩。结构简单，设计巧妙。

如图2所示，为了便于弹簧盘总成5与旋转轴9之间的固定连接，弹簧盘总成5设计成由固定臂16和弹簧盘17固定组成的结构，固定臂16呈横折状，顶端平板结构开有光孔，旋转轴9上设有安装平面18和安装孔19，二者之间通过螺栓连接，固定臂16的底端固定于弹簧盘17的一侧，使拆装弹簧盘17方便，连接牢固。

另外，在角度调节机构4中，驱动装置包括电机13，优选采用步进电机，可以控制精确转动角度，电机13通过螺栓固定在顶板7的表面。传动机构包括相互啮合的涡轮14和蜗杆15，涡轮14固定安装于旋转轴9上，可以采用平键等结构传递扭矩，蜗杆15与驱动装置的输出轴固定连接，使驱动装置通过传动机构驱动弹簧盘总成5沿着水平转轴转动。采用蜗轮蜗杆结构传动，具有自锁功能，更加安全可靠，

图6示出了车辆ECU通过车身高度传感器的测量结果计算弹簧盘总成5应该转动的角度的原理。设车身高度传感器测量下车体3与悬架之间的高度由a降低为b，同时纵臂2与水平面的夹角从α1调整到α2，设纵臂2的长度为c，纵臂2的铰接端与下车体3的距离为d，则角度调节机构4的需要回转弹簧盘总成5的转角α需满足如下公式：

a＝c sinα1+d，

b＝c sinα2+d，

α＝α1-α2，

即

当扭力梁转动时，车身高度传感器将高度信号传递给车辆ECU，ECU根据高度信号驱动电机13旋转，电机13的输出轴带动蜗杆15转动，进而带动涡轮14及旋转轴9转动，使弹簧盘总成5转动所需的角度α，从而实现弹簧盘17时时与车身弹簧座6平行。

本发明的弹簧盘角度自动调节方法是通过车辆ECU根据悬架状态，实时控制角度调节机构4，使弹簧盘17与车声弹簧座6始终保持平行对置，从而防止螺旋弹簧20脱出、错位。具体包括如下步骤：

步骤一：车辆行驶中，车辆ECU实时接收车身高度传感器传递的电信号，并分析处理得出悬架位置变化量，即下悬架相对于下车体3的高度由a变为b；

步骤二：根据悬架位置变化量，计算出弹簧盘总成5的弹簧支撑面相对于车身弹簧座6的倾斜角度α；

步骤三：角度调节机构4转动弹簧盘总成5一个倾斜角度α，使弹簧盘总成5的弹簧支撑面与车身弹簧座6保持平行。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扭力梁悬架，包括横梁（1），所述横梁（1）的两端均固定有纵臂（2），所述纵臂（2）的端部与下车体（3）铰接，其特征在于，所述横梁（1）的两端还固定有角度调节机构（4），所述角度调节机构（4）包括驱动装置和传动机构，所述传动机构的输出端固定有弹簧盘总成（5），车辆ECU根据车身高度传感器采集的车身高度信息，控制所述角度调节机构（4）调节所述弹簧盘总成（5）的弹簧支撑面倾斜角度，使所述弹簧盘总成（5）与车身弹簧座（6）之间的螺旋弹簧（20）保持夹紧状态。

2.根据权利要求1所述的一种扭力梁悬架，其特征在于，所述角度调节机构（4）包括主体框架，所述主体框架与所述横梁（1）固定连接，所述驱动装置和所述传动机构设于所述主体框架的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种扭力梁悬架，其特征在于，所述主体框架包括顶板（7），以及设于所述顶板（7）底部两侧的安装板（8），所述安装板（8）的底边与所述横梁（1）固定连接，所述安装板（8）的一端均伸出所述顶板（7），且伸出端之间设置有旋转轴（9），所述旋转轴（9）的两端与所述安装板（8）转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种扭力梁悬架，其特征在于，所述安装板（8）的伸出端均开有通孔（10），所述通孔（10）内设置有轴承（11），所述旋转轴（9）的两端插装于所述轴承（11）的内孔中，所述轴承（11）的外侧设置有端盖（12）。

5.根据权利要求3所述的一种扭力梁悬架，其特征在于，所述驱动装置包括电机（13），所述电机（13）通过螺栓固定在所述顶板（7）的顶面。

6.根据权利要求3所述的一种扭力梁悬架，其特征在于，所述传动机构包括相互啮合的涡轮（14）和蜗杆（15），所述涡轮（14）固定于所述旋转轴（9）上，所述蜗杆（15）与所述驱动装置的输出轴固定连接。

7.根据权利要求3所述的一种扭力梁悬架，其特征在于，所述弹簧盘总成（5）包括固定臂（16）和弹簧盘（17），所述固定臂（16）的顶端与所述旋转轴（9）固定连接，所述固定臂（16）的底端固定于所述弹簧盘（17）的一侧。

8.根据权利要求7所述的一种扭力梁悬架，其特征在于，所述固定臂（16）的顶端与所述旋转轴（9）通过螺栓固定连接，所述旋转轴（9）的轴杆上铣有两个相互平行的安装平面（18），且垂直于所述安装平面（18）开有安装孔（19）。

9.根据权利要求8所述的一种扭力梁悬架，其特征在于，所述固定臂（16）呈横折状，且顶端横面上开有与所述安装孔（19）对应的光孔。

10.一种实现权利要求1-9任一项所述的扭力梁悬架的弹簧盘角度自动调节方法，包括如下步骤：

步骤一：车辆行驶中，接收车身高度传感器传递的电信号，并分析处理得出悬架位置变化量；

步骤二：根据悬架位置变化量，计算出所述弹簧盘总成（5）的弹簧支撑面相对于车身弹簧座（6）的倾斜角度；

步骤三：所述角度调节机构（4）转动所述弹簧盘总成（5）一个倾斜角度，使所述弹簧盘总成（5）的弹簧支撑面与车身弹簧座（6）保持平行。

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