CN113815364A - 一种新型车辆防震维稳装置 - Google Patents

Abstract

车辆防震，特别是汽车防震是一个相对成熟的技术问题，但在新能源汽车中，特别是在轮毂电机电动汽车中，却面临着一个前所未有的难题，现有的汽车防震措施解决不了轮毂电机电动汽车车轮震动大的问题，因此本人发明了一种新型车辆防震维稳装置，它属于新能源汽车领域，它包括主轴系统、杠杆平衡系统、车室防震系统和车轮防震系统。

Description

一种新型车辆防震维稳装置

技术领域：本发明涉及新能源电动汽车领域，具体说就是一种超出目前的防震结构框架，另辟蹊径既能增加车室内的稳定又能保证车轮的防震弱震的技术。

背景技术：

车辆防震是一个老话题，特别是汽车防震在许多人看来目前的防震结构是一个众人认可无懈可击的技术，但在作者看来，目前的汽车防震技术存在三个方面的问题：一是在电动汽车领域，虽然从理论上讲和从发展方向上看，轮毂电动机是当之无愧的首选，但从目前实际上看，选用轮毂电动机的电动汽车生产厂家很少，究其原因，其中之一是轮毂电动机体积大重量大，从而引起了车轮的振动加大，这种因重量大引发的车轮自震是前所未有的，而且对电动汽车的影响也很大，过去的汽车车轮重量轻，在坑洼不平的路面时，车轮自重引发的震动较小，可忽略不计，但重量大许多倍的轮毂电机的自重瞬间砸向地面，引发的自震却不可小觑，原汽车上的减震弹簧，主要是为了减小汽车上面车室的震动，保证车上面的稳定，而对下面车轮的振动毫无正面作用，对此不少仁人志士投身改革，但至今收效甚微，综观之，有的在电动机内增加弹簧，这种方法既占用了电动机的空间，又很小减少车轮的振动，有的在车轮的轮胎上加装弹簧，这种方法既难度大又危险且防震不佳，有的在车轮轮毂上加装几根斜弹簧，这种方式的确可以起到一定的防震效果，但是最大的弱点是轮毂中心不是固定的，即轮毂相对轮轴为浮动式的，这对电动汽车来说是万不可取的等等；二是在车重比较大的情况下，尽管不使用轮毂电机，但车轮处于受强压死硬非灵巧状态，现有的防震技术对防震维稳同样不佳；三是一般车重的非轮毂电机汽车，现有的防震技术也没有完美的使汽车达到理想的防震维稳状态，武器坦克上的炮塔必须维稳，但它使用的是尖端科技昂贵的电子技术，普通民用汽车难以移植引用。

发明内容：

本发明的目的在于针对以上目前存在的车辆防震维稳的不足，发明设计了一种新型车辆防震维稳装置，本发明的方案包括：主轴系统、杠杆平衡系统、车室防震系统和车轮防震系统。

上述主轴系统改革了原车轮主轴单一的现象，改用双主轴即车室防震主轴和车轮防震主轴，通过主轴分立达到各自的防震目的。

上述杠杆平衡系统充分利用杠杆原理，根据车重和车辆振动时平均压力值相对于车轮重量或希望的车轮的压力值，选择不同的车室压力点和车轮抗压点，通过车室防震臂和车轮防震臂使系统达到平衡。

上述车室防震系统，压力保位轴在车室防震主轴上，而且根据车辆不同的结构既可以直接垂直在压力点上也可以倾斜一定角度间接在压力点上，该系统主要是对车上部的车室防震维稳。

上述车辆防震系统，车轮防震轴连接在车轮防震主轴上，通过车轮防震包达到车轮防震维稳的目的。

本发明的优点

1、车室的防震稳定度更好了。

2、车轮的防震稳定得到极大的提高。

3、可根据各种车型的车重和车轮重的不同以及需求的不同，方便的设计调整车室和车轮的稳定平衡。

4、利用简单的机械达到整车的平稳舒适。

5、整车辆防震维稳的性能得到极大的提高。

附图说明

图1、为新型车辆非转动主轴防震维稳装置横断面示意图。

图2、为A-A’断面车轮防震包示意图。

图3、为上下弹簧调整螺栓示意图。

图4、为新型车辆转动主轴防震维稳装置横断面示意图。

图5、B-B’断面车轮防震包示意图。

图中符号表示：

1、内穿固定支点轴，2、非转动主轴，3、车室主轴，4、车室防震轴，5、车室防震弹簧，6、车轮防震轴，7、上防震弹簧，8、下防震弹簧，9、车轮，10、连接栓，11、下固定螺母，12、下弹簧调整螺栓，13、车轮防震包外套，14、车轮防震轴挡环，15、上固定螺母，16、上弹簧调整螺栓，17、防尘罩，18、螺栓，19、直线轴承，20、螺纹，21、车轮防震轴腔，22、外穿固定支点轴，23、转动主轴，24、轴承，25、轴承套，P、车室压力点，Q、车轮抗压点，L1、车室防震臂，L2、车轮防震臂。

具体实施方式：

下面结合附图1附图2附图3附图4附图5对本发明作进一步说明：

本发明所述的一种新型车辆防震维稳装置，包括主轴系统、杠杆平衡系统、车室防震系统和车轮防震系统。

所述主轴系统，包括内穿固定支点轴(1)、外穿固定支点轴(22)、非转动主轴(2)、转动主轴(23)、车室主轴(3)和车轮(9)；内穿固定支点轴(1)用于轮毂电动机的不转动主轴的情况，它直接穿过非转动主轴(2)和车室主轴(3)，它可以在左右车轮(9)单独设立，单独设立时，可设在车辆左右中间的位置，也可设在车辆左右中间稍偏右和偏左一些的位置，形成左右内穿固定支点轴(1)的交叉，对于传统车辆其车轮(9)的主轴是转动车轴(23)，左右转动主轴(23)的中间支点位置是差速器或变速器，因此其车室主轴(3)的支点轴只能是不内穿转动主轴(23)的外穿固定支点轴(22)，非转动主轴(2)或转动主轴(23)在车室主轴(3)内，而且要有一定的活动空间，车室主轴(3)可以是槽钢、矩形钢，为防尘和维修最好是在槽钢下面安装可以拆卸的钢板，非转动主轴(2)或转动主轴(23)直接与车轮(9)相连，并通过车轮防震轴(6)与车室主轴(3)产生作用力关联，车室主轴(3)通过车室防震轴(4)与车室产生作用力关联。

所述杠杆平衡系统，它包括：车室压力点(P)、车轮抗压点(Q)、车室防震臂(L1)和车轮防震臂(L2)；车室压力点(P)在车室主轴(3)上，车轮抗压点(Q)在非转动主轴(2)或转动主轴(23)上，车室防震臂(L1)是车室压力点(P)到内穿固定支点轴(1)或外穿固定支点轴(22)的中心的距离，车轮防震臂(L2)是车轮抗压点(Q)到内穿固定支点轴(1)或外穿固定支点轴(22)的中心的距离，车室压力点(P)在车室主轴(3)上的位置是可预先计算出来的，根据杠杆平衡原理，设车重为G1，车震时车辆倾斜对车室压力点(P)的平均压力为N，车轮重为G2，则(0.25G1+N)*L1＝G2*L2，L1＝G2*L2/(0.25G1+N)，其中G1G2是已知的，N是可以推算预设的，L2也是已知的，则可以计算出L1的长度，也就确定了车室压力点(P)的位置，这里必然是(0.25G1+N)>G2，所以一定是L1<L2，对于轮毂电机的电动汽车而言，轮毂电机的重量大，则G2就可认为是轮毂电机的重量，对于非轮毂电机的车重较小的汽车而言，考虑到轮胎与地面的必须的摩擦力，可根据计算所需的压力预设可行的G2，对于非轮毂电机车重较大的汽车，包括燃油汽车可考虑轮胎与地面必要的摩擦力计算所需的压力与车轮轮毂重的和作为G2进行计算。

所述车室防震系统，它包括：车室防震轴(4)和车室防震弹簧(5)；车室防震轴(4)，位于车室主轴(3)的车室压力点(P)处，车重G1通过车室防震弹簧(5)作用在车室防震轴(4)上，车室防震弹簧(5)为一体二段，一段为拉力弹簧，一段为压力弹簧，如果汽车的结构允许，车室防震轴(4)可以垂直安装在车室压力点(P)处，此时，车室的震动最小车室最稳定，如果汽车的结构不允许车室防震轴(4)垂直安装，则可如图，车室防震轴(4)在车室压力点(P)处倾斜一个角度(β)到合适的位置，这时车重G1通过车室防震弹簧(5)作用在车室防震轴(4)上，车室压力点(P)处的压力会随(β)角的变化而相应变化，但总体变化对杠杆平衡和整体防震影响不大，然此时车室的震动比车室防震轴(4)垂直安装时会有所增大，车室稳定性稍差一点，车室防震轴(4)离车室压力点(P)越远，车室稳定性越差，但都比现有结构好得多。

所述车轮防震系统，它包括：车轮防震轴(6)、上防震弹簧(7)、下防震弹簧(8)、连接栓(10)、下固定螺母(11)、下弹簧调整螺栓(12)、车轮防震包外套(13)、车轮防震轴挡环(14)、上固定螺母(15)、上弹簧调整螺栓(16)、防尘罩(17)、螺栓(18)、直线轴承(19)、螺纹(20)、车轮防震轴腔(21)、转动主轴(23)、轴承(24)、轴承套(25)；连接栓(10)是对车轮防震轴(6)与非转动主轴(2)或转动主轴(23)的连接，车轮防震轴(6)的运动轨迹是上下直线，而非转动主轴(2)或转动主轴(23)的运动轨迹是上下弧线，二者差异，于是设置了连接栓(10)加以配合，下固定螺母(11)和上固定螺母(15)是固定在车轮防震包外套(13)上的，车轮防震包外套(13)与车室主轴(3)固定连接，下弹簧调整螺栓(12)可通过螺纹(20)与下固定螺母(11)旋转中上下运动，上弹簧调整螺栓(16)可通过螺纹(20)与上固定螺母(15)旋转中上下运动，直线轴承(19)在螺栓(18)内，主要作用是减少车轮防震轴腔(21)内车轮防震轴(6)上下运动时的摩擦阻力，上防震弹簧(7)和下防震弹簧(8)由车轮防震轴挡环(14)隔开，车轮防震轴挡还(14)与车轮防震轴(6)固定连接，在设计上，上防震弹簧(7)和下防震弹簧(8)各自的全弹力均应等于或略小于车轮(9)内轮毂电机重量G2的二倍，旋转上弹簧调整螺栓(16)可调整上防震弹簧(7)的弹力，使其最小弹力为等于或略大于0.5G2左右，使在无他力参与的情况下单独的G2可使上防震弹簧(7)被压缩一部分，而最大弹力等于或略小于2G2左右，使在有他力与G2叠加的情况下，上防震弹簧(7)不被压缩至死，旋转下调弹簧调整螺栓(12)可调整下防震弹簧(8)的弹力，使其最小弹力为等于或略大于0.5G2左右，使在无他力参与的情况下，单独的G2可使下防震弹簧(8)被压缩一部分，而最大弹力等于或略小于2G2左右，使在有他力与G2叠加的情况下，下防震弹簧(8)不被压缩至死，且通过调整使车轮防震轴挡环(14)位于车轮防震包的中间位置，这里上防震弹簧(7)和下防震弹簧(8)的性能很关键，必须试验挑选符合要求的弹簧，当然，当系统形成规律性结果后，上弹簧调整螺栓(16)下弹簧调整螺栓(12)可改为非调整结构。

以上各系统协同作用是一个非常复杂的过程，很难说清楚，这里只是分情况简述一下：

1、当车轮遇到小坑浅洼时，车轮重量对地面的震动压力不明显，此时明显的是车室防震弹簧(5)的弹力，使车室防震轴(4)连接的车室主轴(3)通过车轮上防震弹簧(7)对车轮(9)的非转动主轴(2)或转动主轴(23)下压，但车轮上防震弹簧(7)的弹性减小了非转动主轴(2)或转动主轴(23)下压行程的幅度，减弱了车轮对地面的相对振动，同时，车轮上防震弹簧(7)的弹性也对车室的震动起到了缓冲作用，减小了车室的震动幅度。

2、当车轮遇到凸起物时，车轮(9)通过非转动主轴(2)或转动主轴(23)对车轮上防震弹簧(7)形成向上的压力，车轮上防震弹簧(7)的弹性使车轮(9)向上的压力振动得到缓冲，更重要的是通过车室主轴(3)使车室防震轴(4)的振动幅度减小，保障车室更加稳定。

3、当车轮遇到大坑深洼时，首先是车轮(9)在其重量的作用下，下压车轮下防震弹簧(8)，下防震弹簧(8)的弹性通过非转动主轴(2)或转动主轴(23)使车轮(9)不至于猛烈的迅速砸向地面，减少了车轮的震动；其次，上面的车室防震弹簧(5)的弹力使车室防震轴(4)连接的车室主轴(3)通过车轮上防震弹簧(7)对车轮(9)的非转动主轴(2)或转动主轴(23)下压，此时完成了上面防震过程的非转动主轴(2)或转动主轴(23)在车轮下防震弹簧(8)和地面对车轮(9)的反弹力的共同作用下，可能正在向上弹起挤压车轮上上防震弹簧(7)，这样车室防震弹簧(5)的向下的弹力和车轮下防震弹簧(8)及地面对车轮(9)的反弹力的合力在车轮上与防震弹簧(7)产生了对抗，其结果是既减少了非转动主轴(2)或转动主轴(23)的震幅又减少了车轮主轴(3)的震幅，也就是车室和车轮都减弱了震动。

4、当车轮遇到连续坑坑洼洼的颠簸地面时，由于震动速度的原因，杠杆结构的该装置直接受影响较大的是车轮防震系统，而车室防震系统则影响较小，在车轮防震系统中，车轮防震轴挡环(14)不停的上下运动，分别挤压上防震弹簧(7)和下防震弹簧(8)，这两种弹簧的弹性减小了车轮(9)与地面的碰撞强度，也减少了车轮(9)的振动幅度，同时车室防震系统以杠杆的原理可知其随车轮(9)的震动幅度也会大大减小，并且由于车室防震弹簧(5)的惯性和迟后效应也大大削弱了车室主轴(3)的振动幅度，保障了车室的稳定。

5、当汽车转弯时，有两种情况，第一种情况，认为车轮的作用点在汽车转弯弧线外，这时车重车速的惯性力对弧线外侧的车室防震弹簧(5)自上而下的下压，车室主轴(3)又把这个惯性力通过车轮上防震弹簧(7)压在非转动主轴(2)或转动主轴(23)上，但由于车轮上防震弹簧(7)的弹性，使非转动主轴(2)或转动主轴(23)的震动幅度大大减小，同时车轮上防震弹簧(7)也给车室主轴(3)一个向上的反向弹力，从而减小了车室的震动幅度；第二种情况，认为车轮的作用点在汽车转弯弧线内，这时，车重车速的惯性力对弧线内侧的车室防震弹簧(5)自下而上带动车室主轴(3)上提，而在车轮防震系统中，由于车轮重量的原因，车轮防震轴挡环(14)对车轮防震弹簧(8)压缩，保障了车轮(9)不被提起或提起幅度减小，即减小了车轮的震动。

综上所述，该新型车辆防震维稳装置不管在什么情况下，既能减小车轮的振动，又能保持车室的稳定，是一种前无古人的简单有效的崭新的车辆防震维稳装置。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体的实现不受上述所述的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案的各种改进，或将本发明的构思和技术方案用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种新型车辆防震维稳装置的主轴系统，其特征在于：它包括内穿固定支点轴(1)、外穿固定支点轴(22)、非转动主轴(2)、转动主轴(23)、车室主轴(3)和车轮(9)；内穿固定支点轴(1)用于轮毂电动机的不转动主轴的情况，它直接穿过非转动主轴(2)和车室主轴(3)，它可以在左右车轮(9)单独设立，单独设立时，可设在左右车辆的中间位置，也可以设在左右车轮中间的稍偏右和偏左一些的位置，形成左右内穿固定支点轴(1)的交叉，对传统车辆其车轮(9)的主轴是转动车轴(23)，左右转动主轴(23)的中间支点位置是差速器或变速器等，因此其车室主轴(3)的支点轴只能是不内穿的转动主轴(23)的外穿固定支点轴(22)，非转动主轴(2)或转动主轴(23)在车室主轴(3)内，而且要有一定的活动空间，车室主轴(3)可以是槽钢或矩形钢，也可在槽钢下面设可拆卸的钢板，非转动主轴(2)或转动主轴(23)直接与车轮(9)相连，并通过车轮防震轴(6)与车室主轴(3)产生作用力关联，车室主轴(3)通过车室防震轴(4)与车室产生作用力关联。

2.一种新型车辆防震维稳装置的杠杆平衡系统，其特征在于：它包括车室压力点(P)、车轮抗压点(Q)、车室防震臂(L1)和车轮防震臂(L2)；车室压力点(P)在车室主轴(3)上，车轮抗压点(Q)在非转动主轴(2)或转动主轴(23)上，车室防震臂(L1)是车室压力点(P)到内穿固定支点轴(1)或外穿固定支点轴(22)的中心的距离，车轮防震臂(L2)是车轮抗压点(Q)到内穿固定支点轴(1)或外穿固定支点轴(22)的中心的距离，车室压力点(P)在车室主轴(3)上的位置可由下式计算：设车重为G1，车震时车辆倾斜对车室压力点(P)的平均压力为N，车轮重为G2，则L1＝G2*L2/(0.25G1+N)，对于轮毂电机的电动汽车，轮毂电机的重量可视为G2，对非轮毂电机的汽车可认为车轮与地面的必要的摩擦力计算所需的压力与轮毂重量的和作为G2。

3.一种新型车辆防震维稳装置的车室防震系统，其特征在于：它包括车室防震轴(4)和车室防震弹簧(5)；车室防震轴(4)位于车室主轴(3)的车室压力点(P)处，车室防震弹簧(5)的弹力作用在车室防震轴(4)上，如果汽车的结构允许，车室防震轴(4)可垂直安装在车室压力点(P)处，如果汽车结构不允许则可如图所示，车室防震轴(4)在车室压力点(P)处倾斜一个角度到合适的位置。

4.一种新型车辆防震维稳装置的车轮防震系统，其特征在于：它包括车轮防震轴(6)、上防震弹簧(7)、下防震弹簧(8)、连接栓(10)、下固定螺母(11)、下弹簧调整螺栓(12)、车轮防震包外套(13)、车轮防震轴挡环(14)、上固定螺母(15)、上弹簧调整螺栓(16)、防尘罩(17)、螺栓(18)、直线轴承(19)、螺纹(20)、车轮防震轴腔(21)、转动主轴(23)、轴承(24)、轴承套(25)和非转动主轴(2)；连接栓(10)对车轮防震轴(6)与非转动主轴(2)或转动主轴(23)实现连接，下固定螺母(11)和上固定螺母(15)固定连接在车轮防震包外套(13)上，车轮防震包外套(13)与车室主轴(3)固定连接，下弹簧调整螺栓(12)可通过螺纹(20)与下固定螺母(11)在旋转中上下运动，上弹簧调整螺栓(16)可通过螺栓(20)与上固定螺母(15)在旋转中上下运动，车轮防震轴(6)在螺栓(18)中的直线轴承(19)内上下运动，车轮防震轴档环(14)与车轮防震轴(6)固定连接，上防震弹簧(7)和下防震弹簧(8)由车轮防震轴挡环(14)隔开，调整上弹簧调整螺栓(16)可调整上防震弹簧(7)的弹力，使其最小弹力小于G2，使在无他力参与的情况下，单独的G2能使其被压缩一部分，最大弹力大于G2，使在有他力与G2叠加的情况下能使其不被压缩至死，调整下弹簧调整螺栓(12)可调整下防震弹簧(8)的弹力，使其最小弹力小于G2，使在无他力参与的情况下单独的G2能使其被压缩一部分，最大弹力大于G2，使在有他力与G2叠加的情况下能使其不被压缩至死，且通过调整使车轮防震档环(14)位于车轮防震包的中间位置。

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