CN113251097B - 一种弹性减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种弹性减震装置，涉及汽车减震领域。本发明一种弹性减震装置，包括，上连接座；以及，空气弹簧，包括空簧固定座，空簧固定座与上连接座具有重合的旋转轴线，空簧固定座与上连接座直接或间接转动抵接；以及，旋转弹性件，包括分别连接上连接座和空气弹簧的第一端和第二端；以及，减震器，包括相互插接的减震本体和支撑杆，支撑杆贯穿空气弹簧、并装配至上连接座，减震本体装配至空气弹簧；在旋转弹性件处于压缩或拉伸状态下，对上连接座施加与第一端的转动轨迹时刻相切的转动力矩，对空簧固定座施加与第二端的转动轨迹时刻相切的转动力矩。本发明通过旋转弹性件对减震器的力矩进行平衡调整，解决了减震器的支撑杆摩擦不均匀的问题。

Description

一种弹性减震装置

技术领域

本发明属于汽车减震技术领域，特别是涉及一种弹性减震装置。

背景技术

麦弗逊式悬挂是最常用的轿车前悬挂之一。在引入空气弹簧之后，麦弗逊式悬挂由空气弹簧、减震器、三角形下摆臂组成。减震器可以避免空气弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象。由于麦弗逊悬挂的减震器支柱需要承受横向力，同时又要起到上下运动减低震动的目的，所以减震器支撑杆的摩擦很不均匀，减震器油封容易磨损造成液压油泄露降低减震效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转动连接结构及一种弹性减震装置，通过旋转弹性件对减震器的力矩进行平衡调整，解决了减震器的支撑杆摩擦不均匀的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种弹性减震装置，其包括，

上连接座；以及，

空气弹簧，包括空簧固定座，所述空簧固定座与所述上连接座具有重合的旋转轴线，所述空簧固定座与所述上连接座直接或间接转动抵接；以及，

旋转弹性件，包括分别连接所述上连接座和所述空气弹簧的第一端和第二端；以及，

减震器，包括相互插接的减震本体和支撑杆，所述支撑杆贯穿所述空气弹簧、并装配至所述上连接座，所述减震本体装配至所述空气弹簧；

其中，在所述旋转弹性件处于压缩或拉伸状态下，对所述上连接座施加与所述第一端的转动轨迹时刻相切的转动力矩，对所述空簧固定座施加与所述第二端的转动轨迹时刻相切的转动力矩。

在本发明的一个实施例中，还包括，

转动连接件，设置于所述上连接座与所述空簧固定座的抵接处；

所述上连接座通过所述转动连接件与所述空簧固定座转动抵接。

在本发明的一个实施例中，所述转动连接件为端面轴承。

在本发明的一个实施例中，所述旋转弹性件为螺旋缠绕的环形游丝。

在本发明的一个实施例中，所述上连接座设置有开口向下的安装腔体，所述旋转弹性件设置于所述安装腔体的内部。

在本发明的一个实施例中，所述第一端设置于所述旋转弹性件外圈末端，所述第二端设置于所述旋转弹性件内圈末端。

在本发明的一个实施例中，所述旋转弹性件为锡青铜材质。

在本发明的一个实施例中，所述旋转弹性件为磷青铜材质。

在本发明的一个实施例中，所述旋转弹性件直接或间接对所述支撑杆施加的转动力矩，与所述减震器的周向边缘相切。

在本发明的一个实施例中，所述旋转弹性件在零度至九十度的转动范围内，保持恒定弹性模量。

本发明通过旋转弹性件对减震器的力矩进行平衡调整，解决了减震器的支撑杆摩擦不均匀的问题。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明专利一种弹性减震装置的结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为旋转弹性件的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-上连接座；

2-旋转弹性件；

3-空气弹簧，

31-空簧固定座；

4-减震器，

41-减震本体，

42-支撑杆；

5-转动连接件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

麦弗逊悬挂的减震器支柱需要承受横向力，同时又要起到上下运动减低震动的目的，所以减震器支撑杆的摩擦很不均匀，减震器油封容易磨损造成液压油泄露降低减震效果。

请参阅图1所示，本发明提供一种弹性减震装置，包括由上至下排列装配的上连接座1、转动连接结构2、空气弹簧3以及减震器4。上连接座1与上连接座1为一整体。空气弹簧3，包括空簧固定座31，空簧固定座31与空簧固定座31为一整体。减震器4的一端贯穿空气弹簧3、并装配至上连接座1，减震器4的另一端装配至空气弹簧3。本方案中的弹性减震装置应用于麦弗逊式悬挂，在引入空气弹簧3之后，麦弗逊式悬挂由主要由空气弹簧3、减震器4、三角形下摆臂组成，绝大部分车型还会加上横向稳定杆。具体来说就是空气弹簧3套在减震器4上，减震器4可以避免空气弹簧3受力时向前、后、左、右偏移的现象，限制空气弹簧3只能作上下方向的振动，并可以用减震器4的行程长短及松紧，来设定悬挂的软硬及性能。麦弗逊式悬挂结构简单所以它轻量、响应速度快。并且在一个下摇臂和支柱的几何结构下能自动调整车轮外倾角，让其能在过弯时自适应路面，让轮胎的接地面积最大化。由于其构造为直筒式，对左右方向的冲击缺乏阻挡力，抗刹车点头作用较差，悬挂刚度较弱，稳定性差，转弯侧倾明显。由于麦弗逊悬挂的减震器4需要承受横向力，同时又要起到上下运动减低震动的目的，所以减震器4支撑杆42的摩擦很不均匀，减震器4油封容易磨损造成液压油泄露降低减震效果。本方案中使用转动连接结构2中的旋转弹性件2，能够对减震器4施加拉力或者压力，让减震器4的伸缩端与内部的油封相对转动，起到均衡摩擦损耗的作用。提高本弹性减震装置的密封性和使用寿命。

请参阅图1和3所示，具体而言，在车辆转向过程中，由于方向盘直接或间接的驱动作用，本方案中的上连接座1与空气弹簧3之间产生相对旋转，也即是第一旋转部和第二旋转部产生相对转动，直接或间接驱动旋转弹性件2形变，存储弹性势能。存储弹性势能的旋转弹性件2对空簧固定座31施加外力，起到直接或间接驱动减震器4转动的效果。本方案中的减震器4包括减震本体41和支撑杆42，具体而言是减震器4的支撑杆42贯穿空气弹簧3、并装配至上连接座1。而且减震器4的减震本体41与空气弹簧3固定连接。也就是说，减震器4的支撑杆42在旋转弹性件2的驱动下跟随转动。此过程中减震器4的支撑杆42与减震本体41的相对位置发生转动。一方面起到平衡上连接座1与减震本体41力矩的作用，另一方面，能够平衡减震器4支撑杆42与减震本体41之间的摩擦损耗，提高减震器4的使用寿命。

请参阅图1和3所示，旋转弹性件2对减震器4施加的拉力或推力，与减震器4的周向边缘相切。具体而言，旋转弹性件2与减震器4的支撑杆42端部边缘固定连接，保持旋转弹性件2对减震器4施加的拉力或推力与减震器4的支撑杆42端部边缘相切，能够保持其转动过程中转动轴线的稳定，也能够保证上连接座1与减震本体41之间平衡力矩的稳定。

请参阅图3所示，旋转弹性件2在零度至九十度的旋转范围内，保持恒定弹性。普通车辆的前轮转向角度范围是九十度以内，因此为了适用于普通车辆，需要保持旋转弹性件2在零度至九十度的旋转范围内具有相对恒定的弹性模量。能够在车辆转向过程中保持减震器4的支撑杆42转动驱动力的相对恒定，也能够保证上连接座1与减震本体41之间平衡力矩的稳定。

请参阅图1至2所示，本发明弹性减震装置中旋转弹性件2以及相关的结构组件，展开而言。包括同轴设置的上连接座1和空气弹簧3，两者之间能够相对转动。具体而言，上连接座1和空气弹簧3的空簧固定座31通过旋转弹性件2进行连接。旋转弹性件2设置有第一端和第二端，第一端和第二端分别与上连接座1和空簧固定座31连接。为了能够实现对车身的减震和负重，上连接座1和空簧固定座31之间具有轴向的压力。旋转弹性件2在压缩或拉伸状态下，第一端对上连接座1施加与第一端转动轨迹时刻相切的切向力，第二端对空簧固定座31施加与第二端转动轨迹时刻相切的切向力。此切向力可以是拉力，也可以是压力，由于其与转动轨迹时刻相切，因此能够保持上连接座1和空簧固定座31的旋转轴不变，能够维持对车身等负载的承载效果，并且能够维持减震的效果。

请参阅图2所示，在上连接座1和空簧固定座31的其中一个受力转动时，对旋转弹性件2的其中一端施加外力，导致旋转弹性件2压缩或者拉伸，则其另一端对上连接座1和空簧固定座31的其中另一个施加压力或拉力，驱动其转动。当上连接座1和空簧固定座31的其中一个转动复位时，也会导致旋转弹性件2压缩或者拉伸，上连接座1和空簧固定座31的其中另一个也随之复位。在上述过程中，上连接座1和空簧固定座31之间会产生转动。在上述过程中，上连接座1和空簧固定座31能够保持一定程度的相对转动自由度，同时通过旋转弹性件2的弹性连接作用，也能够保持上连接座1和空簧固定座31的同步转动。起到平衡上连接座1和空簧固定座31力矩的作用，从而实现让上连接座1和空簧固定座31只承受轴向的压力，提高整体在转动过程中的稳定性。

请参阅图2所示，本方案中的旋转弹性件2还可以是发条弹簧。其具体结构可以是环形，也可以是圆形，能够对上连接座1和空簧固定座31分别施加反向的转动切向力，起到平衡上连接座1和空簧固定座31转动力矩的作用，保持上连接座1和空簧固定座31在转动过程中的稳定。

请参阅图1所示，本方案中的减震器4包括减震本体41和支撑杆42。支撑杆42插接至减震本体41，空气弹簧3套设在减震器4上。具体而言是空气弹簧3套设在支撑杆42上。减震器4以避免空气弹簧3受力时向前、后、左、右方向偏移的现象，限制空气弹簧3只能作上下方向的振动。减震本体41内灌装液压油，支撑杆42的插接端在减震本体41内往复运行时，能够将震动的机械能转化为内能，起到减震的作用。可以用减震器4的行程长短及松紧，来设定悬挂的软硬及性能。不仅起到径向的支撑作用，并且能够实现车辆悬挂系统的减震。而且由于旋转弹性件2对支撑杆42的弹性作用力，能够起到力矩平衡和提高使用寿命的作用。

请参阅图2至3所示，为了降低上连接座1和空簧固定座31之间的接触摩擦阻力，在上连接座1与空簧固定座31的抵接处设置转动连接件5。将转动连接结构2应用于减震器4，上连接座1与空簧固定座31的抵接处会承受巨大的压力，依靠两者之间的滑动摩擦，容易在转动过程中摩擦力过载，损坏接触面。本方案中提供的转动连接件5，其上下两端分别与上连接座1和空簧固定座31固定装配。转动连接件5本身可以是端面轴承，端面轴承也称平面轴承，由带滚针或圆柱滚子或钢球的平面保持架组件和平面垫圈组成。将滑动摩擦转化为滚动摩擦，降低上连接座1和空簧固定座31之间的摩擦力。能够提高本结构在应用中的使用寿命。也能够降低上连接座1和空簧固定座31在转动过程中所受的转动载荷，以达到提高其使用寿命的技术效果。

请参阅图3所示，旋转弹性件2为螺旋缠绕的环形游丝。由螺旋伸缩弹簧制成的环形弹性件。在实施过程中，上连接座1转动，对旋转弹性件2的一端施加外力，导致其压缩或者拉伸，则在旋转弹性件2内存储弹性势能，旋转弹性件2的另一端释放弹性势能，驱动空簧固定座31旋转。在具体应用中，其材料通常使用锡青铜或者磷青铜等恒弹性合金来制造。需要额外说明的是，本方案所称的恒弹性合金，指的是一定温度范围内，弹性模量几乎不随温度变化的合金。恒定弹性模量并非是指其转动任何角度都会保持恒定的弹性，只是在其正常的应用过程中保持相对恒定的弹性，例如在零至九十度的转动角度范围内，其连接端的弹性系数变化值不超过百分之五。能够在上连接座1转动后，对空簧固定座31施加恒定的转向力。由于旋转弹性件2为环形的游丝，其端部产生的拉力或压力始终为环形。保持上连接座1和空簧固定座31在转动过程中维持旋转轴线不变。提高转动过程中的稳定度。

请参阅图2所示，上连接座1设置有开口向下的安装腔体，旋转弹性件2设置于安装腔体的内部。旋转弹性件2设置在上连接座1的内部。为了保持结构的紧凑和集成度，将旋转弹性件2装配在上连接座1内部的安装腔体内。此种安装方式还能够便于旋转弹性件2与上连接座1的固定连接。

请参阅图2所示，旋转弹性件2与上连接座1和空簧固定座31的装配方式，具体而言，旋转弹性件2包括第一端和第二端，第一端设置于旋转弹性件2外圈末端，第二端设置于旋转弹性件2内圈末端。第一端固定连接上连接座1，第二端固定连接空簧固定座31。为了方便装配，旋转弹性件2安装于上连接座1内部。并且上连接座1的内壁固定旋转弹性件2外圈的第一端，旋转弹性件2内圈的第二端与空簧固定座31的端部外边缘固定连接。在提高结构集成化程度的情况下，提供转动过程中的稳定性。

请参阅图2至3所示，旋转弹性件2为恒定弹性材料。本方案中的恒定弹性材料在一定温度范围内，弹性模量几乎不随温度变化。即使本方案在各种工况和长时间工作状态下，也不会影响旋转弹性件2的稳定工作。同时也提高上连接座1和空簧固定座31在转动过程中的稳定性。

请参阅图2至3所示，旋转弹性件2为锡青铜或磷青铜材质。锡青铜以锡为主要合金元素的青铜。含锡量一般在3～14％之间，主要用于制作弹性元件和耐磨零件。变形锡青铜的含锡量不超过8％，有时还添加磷、铅、锌等元素。磷是良好的脱氧剂，还能改善流动性和耐磨性。锡青铜中加铅可改善可切削性和耐磨性，加锌可改善铸造性能。这种合金具有较高的力学性能、减磨性能和耐蚀性，易切削加工，钎焊和焊接性能好，收缩系数小，无磁性。磷青铜是铜与镍、磷的合金，质地坚硬，可制弹簧。磷青铜有更高的耐蚀性，耐磨损，冲击时不发生火花。用于中速、重载荷轴承，工作最高温度250摄氏度。具有自动调心，对偏斜不敏感，轴承受力均匀承载力高，可同时受径向载荷，自润滑无需维护等特性。在各种复杂极端工况下依旧能够维持良好且相对恒定的弹性模量，并且耐高温严寒，具有优异的化学性能和机械性能。

作为本方案的一个完整应用，请参阅图1至3所示，本方案中的弹性减震装置，包括由上至下装配组合的上连接座1、转动连接结构2、空气弹簧3以及减震器4。在方向盘转动过程中，上连接座1与空气弹簧3之间产生相对转动。转动连接结构2中包括上连接座1、空簧固定座31、旋转弹性件2以及转动连接件5。上连接座1与上连接座1为一个结构上的整体，空簧固定座31与空气弹簧3的空簧固定座31为一个结构上的整体。减震器4的两端分别是减震本体41和支撑杆42，减震本体41与空气弹簧3固定装配，支撑杆42与上连接座1固定装配。也即是说，在方向盘转动过程中，上连接座1与空簧固定座31产生相对的转动，旋转弹性件2产生形变存储弹性势能。存储弹性势能的旋转弹性件2对上连接座1和空簧固定座31分别产生方向相反的转动力矩，也就是对上连接座1和减震本体41分别产生方向相反的转动力矩，起到平衡上连接座1与减震本体41力矩的作用。不仅如此，由于上连接座1与减震器4的支撑杆42装配连接，则带动支撑杆42相对于减震本体41转动，起到平衡支撑杆42与减震器4的油封摩擦的作用，延长减震器4的使用寿命的作用。除此之外，由于空气弹簧3的空簧固定座31与上连接座1之间设置有转动连接件5，减小上连接座1与空气弹簧3之间在转向时的摩擦力，降低空气弹簧3在车辆转向过程中承受的扭矩，有效避免其因为机械扭转导致的材料快速衰老，延长了空气弹簧3使用寿命。并且还能够在空气弹簧3的使用寿命周期内，保持空气弹簧3的弹性模量维持相对恒定。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。例如本方式列举的旋转弹性件不仅仅可以是环形游丝，任何可以达到对上连接座和空簧固定座施加切向力矩的组件，均属于本方案的保护范围。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。例如转动连接件不仅仅可以是端面轴承，任何能够起到减少上连接座和空簧固定座之间摩擦力的结构，均属于本方案的保护范围。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种弹性减震装置，其特征在于，其包括，

上连接座；以及，

空气弹簧，包括空簧固定座，所述空簧固定座与所述上连接座具有重合的旋转轴线，所述空簧固定座与所述上连接座直接或间接转动抵接；以及，

旋转弹性件，包括分别连接所述上连接座和所述空气弹簧的第一端和第二端；以及，

减震器，包括相互插接的减震本体和支撑杆，所述支撑杆贯穿所述空气弹簧、并固定连接所述上连接座，所述减震本体固定连接所述空气弹簧；

其中，在所述旋转弹性件处于压缩或拉伸状态下，对所述上连接座施加与所述第一端的转动轨迹时刻相切的转动力矩，对所述空簧固定座施加与所述第二端的转动轨迹时刻相切的转动力矩。

2.根据权利要求1所述一种弹性减震装置，其特征在于，还包括，

转动连接件，设置于所述上连接座与所述空簧固定座的抵接处；

所述上连接座通过所述转动连接件与所述空簧固定座转动抵接。

3.根据权利要求2所述的一种弹性减震装置，其特征在于，所述转动连接件为端面轴承。

4.根据权利要求1所述的一种弹性减震装置，其特征在于，所述旋转弹性件为螺旋缠绕的环形游丝。

5.根据权利要求4所述的一种弹性减震装置，其特征在于，所述上连接座设置有开口向下的安装腔体，所述旋转弹性件设置于所述安装腔体的内部。

6.根据权利要求5所述的一种弹性减震装置，其特征在于，所述第一端设置于所述旋转弹性件外圈末端，所述第二端设置于所述旋转弹性件内圈末端。

7.根据权利要求4所述的一种弹性减震装置，其特征在于，所述旋转弹性件为锡青铜材质。

8.根据权利要求4所述的一种弹性减震装置，其特征在于，所述旋转弹性件为磷青铜材质。

9.根据权利要求1所述一种弹性减震装置，其特征在于，所述旋转弹性件直接或间接对所述支撑杆施加的转动力矩，与所述减震器的周向边缘相切。

10.根据权利要求1所述一种弹性减震装置，其特征在于，所述旋转弹性件在零度至九十度的转动范围内，保持恒定弹性模量。

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