CN117227381A - 一种直线驱动式主动悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线驱动式主动悬架系统，包括主动驱动单元，主动驱动单元的内部安装有减震器，主动驱动单元的一端设置有与减震弹簧的弹簧托盘；主动驱动单元包括壳体、设置在所述壳体内部的定子和转子，壳体的中部同轴设置有一端与弹簧托盘相连的丝杆，丝杆的外侧安装有滚柱组件，滚柱组件的外侧同轴设置有相配合的丝母套，丝母套的外部与转子固定连接，传感器组件安装在所述壳体与丝母套之间，包括安装在丝母套上的活动感应部件和对应的位移传感器；制动单元安装在所述壳体与丝母套之间，包括与丝母套或者转子相连的摩擦片和与壳体相连的制动器定子。本发明可以解决现有的液压式主动悬架响应速度比较慢、车身高度调节不精准的问题。

Description

一种直线驱动式主动悬架系统

技术领域

本发明涉及汽车悬架系统技术领域，具体为一种直线驱动式主动悬架系统。

背景技术

近年来，车辆乘坐舒适性一直备受世人关注，以往采用液压式主动悬架及空气悬架，使车身在不同的路况行驶时，保证其稳定性，提升乘坐舒适度；同时，在不同的驾驶路况下，如制动，加速及转向过程中，整车悬架的高度也间接的与驾驶员的安全息息相关。

现有的液压式主动悬架及空气悬架的结构都比较复杂，占用的空间比较大，而且对于液压式的主动悬架来说往往无法精准地调节车身在各种路况下的车身高度，液压式主动悬架的响应速度比较慢，在复杂的路况下往往无法快速进行调整来稳定车身，而且针对不同的车型需要独立设计结构不同的主动悬架，通用性不高。

发明内容

本发明提供了一种直线驱动式主动悬架系统，可以解决现有的液压式主动悬架响应速度比较慢、车身高度调节不精准的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直线驱动式主动悬架系统，包括主动驱动单元，所述的主动驱动单元的内部安装有减震器，所述的主动驱动单元的一端设置有可轴向移动的弹簧托盘，所述的弹簧托盘与减震弹簧的一端相抵；所述的主动驱动单元包括壳体、设置在所述壳体内部的定子和转子，所述的壳体的中部同轴设置有一端与弹簧托盘相连的丝杆，所述的减震器从丝杆内部轴向穿过，所述的丝杆的外侧安装有滚柱组件，所述的滚柱组件的外侧同轴设置有相配合的丝母套，所述的丝母套的外部与转子固定连接，所述的滚柱组件在丝母套转动时沿着丝母套内侧壁上的螺旋滚道进行轴向移动；传感器组件，安装在所述壳体与丝母套之间，包括安装在丝母套上的活动感应部件和固定安装在所述活动感应部件轴向一侧的位移传感器；制动单元，安装在所述壳体与丝母套之间，包括与丝母套或者转子相连的摩擦片和安装在所述壳体上的制动器定子。

将丝母套、转子、滚柱组件、定子和丝杆均同轴设置，使主动驱动单元可以采用电控方式实现丝杆的轴向移动，从而调节弹簧托盘的位置，实现对车身的精准调节，整个主动驱动单元体积小，安装方便，而且具有传感器组件和制动单元，传感器组件可以对丝杆的位置进行精确控制，而且制动单元可以悬架调节到位需要锁死的时候产生瞬时制动力，将转子或者丝母套锁死，锁紧力矩大，可靠性高。

作为优选，所述的丝母套与壳体之间通过轴承组件相连，所述的轴承组件包括靠近弹簧托盘的第一轴承和靠近制动单元的第二轴承，所述的位移传感器的轴向一侧与第一轴承相抵，所述的摩擦片的轴向一侧与第二轴承相抵，通过设置第一轴承和第二轴承使丝母套可以承受比较大的径向力，保证丝母套的稳定转动。

作为优选，所述的活动感应部件包括套接在丝母套外侧的定位环和沿着定位环的轴向端面均匀设置的磁钢，磁钢与位移传感器之间发生感应，可以得知丝母套的转动情况，从而精确控制丝杆的轴向移动。

作为优选，所述的传感器组件还包括传感器支架，所述的位移传感器与传感器支架固定连接，通过传感器支架可以实现位移传感器的稳定安装，不会受到汽车的振动而影响精度。

作为优选，所述的滚柱组件包括沿着轴向并排固定在丝杆外侧的固定环以及设置在固定环之间的若干滚柱，通过固定环可以对滚柱进行固定，而且滚柱的数量可以根据需要进行增减，滚柱可以自由转动，但是不会绕着丝杆进行转动。

作为优选，所述的制动单元中当制动器定子通电时，制动器定子无磁力吸合摩擦片，所述的制动器定子与摩擦片之间留有间隙，当制动器定子断电时，制动器定子产生磁力与摩擦片吸合，这样可以在汽车断电或者紧急断电的情况下使丝杆无法进行轴向移动，实现锁死，车身高度就不变。

作为优选，所述的弹簧托盘的径向外侧安装有橡胶垫，所述的减震弹簧端部与橡胶垫相抵，所述的弹簧托盘的内侧朝向丝杆的端面上安装有顶升块，所述的丝杆的端部与顶升块相连，橡胶垫可以增加减震弹簧与弹簧托盘之间的摩擦力，也能减少弹簧托盘的磨损，顶升块可以对丝杆进行防转限制，使丝杆只能轴向移动，不会发生转动。

作为优选，所述的弹簧托盘的径向内侧与减震器之间安装有托盘导向滑套，所述的丝杆的端部与托盘导向滑套的轴向一端相抵，托盘导向滑套具有自润滑的效果，可以减少弹簧托盘与减震器之间的摩擦力。

作为优选，所述的制动单元安装在所述主动驱动单元远离弹簧托盘的一端，所述的壳体的端部安装有可拆卸的尾盖，所述的制动器定子安装固定在尾盖的内侧，方便制动单元的安装和拆卸。

作为优选，所述的传感器组件和定子上连接有穿过壳体上的穿孔延伸至外部的线束，所述的线束的外侧设置有安装在穿孔上的线束橡胶套，所述的壳体的外侧安装有将线束橡胶套压住的固定压板，可以对线束的安装进行密封，密封效果好。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

结构合理，将丝母套、转子、滚柱组件、定子和丝杆均同轴设置，使主动驱动单元可以采用电控方式实现丝杆的轴向移动，从而调节弹簧托盘的位置，实现对车身的精准调节，整个主动驱动单元体积小，安装方便，而且具有传感器组件和制动单元，传感器组件可以对丝杆的位置进行精确控制，而且制动单元可以悬架调节到位需要锁死的时候产生瞬时制动力，将转子或者丝母套锁死，锁紧力矩大，可靠性高。转子和定子组成的直流无刷电机响应快，可控性好，根据主机厂及不同车型数据可调节电机数据，通用性好；采用丝母套、滚柱组件和丝杆组成行星滚柱丝杠，传动效率高，承载能力大，可承载多种车型、多种载荷的车辆，从而解决现有的液压式主动悬架响应速度比较慢、车身高度调节不精准的问题。

附图说明

图1为本发明的立体结构图；

图2为本发明的主视结构图；

图3为图2的A-A向剖视结构图；

图4为图2的主动驱动单元的剖视结构图；

图5为图2的B-B向剖视结构图；

图6为图4的A处放大结构图；

图7为图4的B处放大结构图；

图8为图4的C处放大结构图。

附图标记：

1、减震器，11、壳体，12、定子，13、丝杆，14、丝母套，15、滚柱组件，16、磁钢，17、摩擦片，18、制动器定子，19、转子，2、弹簧托盘，20、减震弹簧，21、第二轴承，22、第一轴承，23、固定环，24、滚柱，25、托盘导向滑套，26、固定压板，27、线束，28、线束橡胶套，29、尾盖，3、橡胶垫，4、顶升块，5、固定螺钉，6、油封，7、位移传感器，8、传感器支架，9、活动感应部件，10、主动驱动单元。

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。

本发明为解决现有的液压式主动悬架响应速度比较慢、车身高度调节不精准的问题。如图1-2所示，提供如下技术方案：一种直线驱动式主动悬架系统，包括主动驱动单元10，所述的主动驱动单元10的内部安装有减震器1，减震器1可以采用常规减震器或电磁式减震器，电磁减震器可进行阻尼调节，实现全主动悬架的阻尼调节功能。减震器1是固定不动的，与主动驱动单元10也是固定连接。整个主动驱动单元10与减震器1同心布置，即将减震器部分包络在悬架系统内部，实现弹减一体，从外形来看是十分简单可靠的。

在一些实施例中，如图3-8所示，所述的主动驱动单元10的一端设置有可轴向移动的弹簧托盘2，所述的弹簧托盘2与减震弹簧20的一端相抵；主动驱动单元10的作用就是为了驱动弹簧托盘2进行轴向移动，弹簧托盘2的移动就可以调节车身的高度，这个调节过程可以在很短的时间内完成，如车辆进行转弯的时候可以对某两个车轮的悬架系统进行调节，使这一侧的车声抬高，提高车身的稳定性，如果采用传统的液压主动式悬架系统则很难在短时间内完成精确的调整。

所述的主动驱动单元10包括壳体11、设置在所述壳体11内部的定子12和转子19，所述的壳体11的中部同轴设置有一端与弹簧托盘2相连的丝杆13，所述的减震器1从丝杆13内部轴向穿过，所述的丝杆13的外侧安装有滚柱组件15，所述的滚柱组件15的外侧同轴设置有相配合的丝母套14，所述的丝母套14的外部与转子19固定连接，所述的滚柱组件15在丝母套14转动时沿着丝母套14内侧壁上的螺旋滚道进行轴向移动；传感器组件，安装在所述壳体11与丝母套14之间，包括安装在丝母套14上的活动感应部件9和固定安装在所述活动感应部件9轴向一侧的位移传感器7；制动单元，安装在所述壳体11与丝母套14之间，包括与丝母套14或者转子19相连的摩擦片17和安装在所述壳体11上的制动器定子18。本实施例中利用了减震弹簧20对弹簧托盘2施加的比较强的轴向力，可以实现对丝杆13的防转，使丝杆13只能轴向移动，无法转动，省去了防转结构的设计。

其中，将丝母套14、转子19、滚柱组件15、定子12和丝杆13均同轴设置，使主动驱动单元10可以采用电控方式实现丝杆13的轴向移动，从而调节弹簧托盘2的位置，实现对车身的精准调节，整个主动驱动单元10体积小，安装方便，而且具有传感器组件和制动单元，传感器组件可以对丝杆13的位置进行精确控制，而且制动单元可以悬架调节到位需要锁死的时候产生瞬时制动力，将转子19或者丝母套14锁死，锁紧力矩大，可靠性高。

在本实施例中，壳体11也可以采用分体式结构，包括圆柱形外壳和位于圆柱形外壳端部的端盖，端盖与圆柱形外壳之间设置有密封结构，传感器组件可以设置在端盖与转子19之间的空间内，合理利用壳体11的内部空间，同时端盖与丝杆13之间也是会产生相对移动，所以需要在端盖与丝杆13之间安装多个密封圈和油封6，防止外部的粉尘进入到丝杆13与丝母套14之间。

其中，所述的滚柱组件15包括沿着轴向并排固定在丝杆13外侧的固定环23以及设置在固定环23之间的若干滚柱24，通过固定环23可以对滚柱24进行固定，而且滚柱24的数量可以根据需要进行增减，滚柱24可以自由转动，但是不会绕着丝杆13进行转动。

在一些实施例中，如图8所示，所述的弹簧托盘2的径向外侧安装有橡胶垫3，所述的减震弹簧20端部与橡胶垫3相抵，所述的弹簧托盘2的内侧朝向丝杆13的端面上安装有顶升块4，所述的丝杆13的端部与顶升块4相连，橡胶垫3可以增加减震弹簧20与弹簧托盘2之间的摩擦力，也能减少弹簧托盘2的磨损，顶升块4可以对丝杆13进行防转限制，使丝杆13只能轴向移动，不会发生转动，其中，顶升块4通过绕着其边缘设置的多个固定螺钉5与弹簧托盘2相连。

在一些实施例中，制动单元采用电磁制动器，电磁制动器的制动响应比较快，制动力矩大，在制动过程中不会产生粉尘，电磁制动器主要有两种，一种是通电制动，另一种是断电制动，在本实施例中可以采用断电制动，具体来说，当制动器定子18通电时，制动器定子18无磁力吸合摩擦片17，所述的制动器定子18与摩擦片17之间留有间隙，当制动器定子18断电时，制动器定子18产生磁力与摩擦片17吸合，这样可以在汽车断电或者紧急断电的情况下使丝杆13无法进行轴向移动，实现锁死，车身高度就不变。

另外，作为制动单元的一种安装方式，所述的制动单元安装在所述主动驱动单元10远离弹簧托盘2的一端，所述的壳体11的端部安装有可拆卸的尾盖29，所述的制动器定子18安装固定在尾盖29的内侧，方便制动单元的安装和拆卸，尾盖29与减震器1之间也可以采用焊接连接。

作为一种常用的轴孔连接方式，如图4所示，所述的丝母套14与壳体11之间通过轴承组件相连，所述的轴承组件包括靠近弹簧托盘2的第一轴承22和靠近制动单元的第二轴承21，所述的位移传感器7的轴向一侧与第一轴承22相抵，所述的摩擦片17的轴向一侧与第二轴承21相抵，通过设置第一轴承22和第二轴承21使丝母套14可以承受比较大的径向力，保证丝母套14的稳定转动，在本实施例中，也可以根据需要在壳体11的内部安装对第一轴承22和第二轴承21进行轴向的限位，如在第一轴承22与壳体11之间轴向安装蝶形弹簧或者波簧，可以消除装配轴向公差。

在本实施例中，如图7所示，所述的活动感应部件9包括套接在丝母套14外侧的定位环和沿着定位环的轴向端面均匀设置的磁钢16，磁钢16与位移传感器7之间发生感应，可以得知丝母套14的转动情况，从而精确控制丝杆13的轴向移动，活动感应部件9和磁钢16利用了有限的空间进行设置，结构紧凑。同时，所述的传感器组件还包括传感器支架8，所述的位移传感器7与传感器支架8固定连接，通过传感器支架8可以实现位移传感器7的稳定安装，不会受到汽车的振动而影响精度，传感器支架8与位移传感器7之间采用螺钉进行连接，传感器支架8可以卡接在壳体11的内侧壁上，也可以采用其他的固定方式进行固定。

在本实施例中，如图8所示，所述的弹簧托盘2的径向内侧与减震器1之间安装有托盘导向滑套25，所述的丝杆13的端部与托盘导向滑套25的轴向一端相抵，托盘导向滑套25具有自润滑的效果，可以减少弹簧托盘2与减震器1之间的摩擦力，同时通过丝杆13进行限位。

如图2和4所示，所述的传感器组件和定子12上连接有穿过壳体11上的穿孔延伸至外部的线束27，所述的线束27的外侧设置有安装在穿孔上的线束橡胶套28，所述的壳体11的外侧安装有将线束橡胶套28压住的固定压板26，可以对线束27的安装进行密封，密封效果好，壳体11上的穿孔可以呈椭圆形，多根线束27从椭圆形的穿孔中穿过，线束橡胶套28也为椭圆形结构，与多根线束27接触，当固定压板26通过紧固件压在线束橡胶套28上侧的时候会使线束橡胶套28发生形变，其内圈会收缩将多根线束27包裹住，这样可以实现密封，防止外部的杂物进入到壳体11内部。

所以，本实施中的直线无刷电机全主动悬架系统方案具有响应快，体积小，噪音小的特点，可以精确调节车身在各个路况下的车身高度，提高乘坐舒适感。同时，通过电机与各模块参数，适用于多种不同车况，不同成本的车辆，可满足各主机厂多种需求。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直线驱动式主动悬架系统，其特征在于，包括：

主动驱动单元（10），所述的主动驱动单元（10）的内部安装有减震器（1），所述的主动驱动单元（10）的一端设置有可轴向移动的弹簧托盘（2），所述的弹簧托盘（2）与减震弹簧（20）的一端相抵；

所述的主动驱动单元（10）包括壳体（11）、设置在所述壳体（11）内部的定子（12）和转子（19），所述的壳体（11）的中部同轴设置有一端与弹簧托盘（2）相连的丝杆（13），所述的减震器（1）从丝杆（13）内部轴向穿过，所述的丝杆（13）的外侧安装有滚柱组件（15），所述的滚柱组件（15）的外侧同轴设置有相配合的丝母套（14），所述的丝母套（14）的外部与转子（19）固定连接，所述的滚柱组件（15）在丝母套（14）转动时沿着丝母套（14）内侧壁上的螺旋滚道进行轴向移动；

传感器组件，安装在所述壳体（11）与丝母套（14）之间，包括安装在丝母套（14）上的活动感应部件（9）和固定安装在所述活动感应部件（9）轴向一侧的位移传感器（7）；

制动单元，安装在所述壳体（11）与丝母套（14）之间，包括与丝母套（14）或者转子（19）相连的摩擦片（17）和安装在所述壳体（11）上的制动器定子（18）。

2.根据权利要求1所述的直线驱动式主动悬架系统，其特征在于：所述的丝母套（14）与壳体（11）之间通过轴承组件相连，所述的轴承组件包括靠近弹簧托盘（2）的第一轴承（22）和靠近制动单元的第二轴承（21），所述的位移传感器（7）的轴向一侧与第一轴承（22）相抵，所述的摩擦片（17）的轴向一侧与第二轴承（21）相抵。

3.根据权利要求1所述的直线驱动式主动悬架系统，其特征在于：所述的活动感应部件（9）包括套接在丝母套（14）外侧的定位环和沿着定位环的轴向端面均匀设置的磁钢（16）。

4.根据权利要求1所述的直线驱动式主动悬架系统，其特征在于：所述的传感器组件还包括传感器支架（8），所述的位移传感器（7）与传感器支架（8）固定连接。

5.根据权利要求1所述的直线驱动式主动悬架系统，其特征在于：所述的滚柱组件（15）包括沿着轴向并排固定在丝杆（13）外侧的固定环（23）以及设置在固定环（23）之间的若干滚柱（24）。

6.根据权利要求1所述的直线驱动式主动悬架系统，其特征在于：所述的制动单元中当制动器定子（18）通电时，制动器定子（18）无磁力吸合摩擦片（17），所述的制动器定子（18）与摩擦片（17）之间留有间隙，当制动器定子（18）断电时，制动器定子（18）产生磁力与摩擦片（17）吸合。

7.根据权利要求1所述的直线驱动式主动悬架系统，其特征在于：所述的弹簧托盘（2）的径向外侧安装有橡胶垫（3），所述的减震弹簧（20）端部与橡胶垫（3）相抵，所述的弹簧托盘（2）的内侧朝向丝杆（13）的端面上安装有顶升块（4），所述的丝杆（13）的端部与顶升块（4）相连。

8.根据权利要求7所述的直线驱动式主动悬架系统，其特征在于：所述的弹簧托盘（2）的径向内侧与减震器（1）之间安装有托盘导向滑套（25），所述的丝杆（13）的端部与托盘导向滑套（25）的轴向一端相抵。

9.根据权利要求1所述的直线驱动式主动悬架系统，其特征在于：所述的制动单元安装在所述主动驱动单元（10）远离弹簧托盘（2）的一端，所述的壳体（11）的端部安装有可拆卸的尾盖（29），所述的制动器定子（18）安装固定在尾盖（29）的内侧。

10.根据权利要求1所述的直线驱动式主动悬架系统，其特征在于：所述的传感器组件和定子（12）上连接有穿过壳体（11）上的穿孔延伸至外部的线束（27），所述的线束（27）的外侧设置有安装在穿孔上的线束橡胶套（28），所述的壳体（11）的外侧安装有将线束橡胶套（28）压住的固定压板（26）。