CN203293845U - 应用惯容器的车辆被动悬架结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种应用惯容器的车辆被动悬架结构。在传统被动悬架阻尼器与副弹簧并联的结构基础上,串联惯容器装置,并外加主弹簧,形成一种含有惯容器的车辆被动悬架结构。本实用新型将惯容器应用于悬架装置中,与阻尼器和副弹簧并联的结构串联成为一体式结构,弹簧元件可有效衰减高频振动,惯容器可有效衰减低频振动,因此该结构可有效缓冲和衰减全频率范围内的路面不平度冲击。通过仿真分析,得到应用此结构的悬架性能确有改善,汽车平顺性评价指标中,车身加速度明显改善,悬架动行程与车身动载荷也略有减小,车辆的乘坐舒适性显著提高。因此,本实用新型的车辆被动悬架结构在车辆悬架系统中具有应用价值。

Description

应用惯容器的车辆被动悬架结构
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种车辆被动悬架结构,特指应用惯容器的车辆被动悬架结构。背景技术
[0002]目前,主动悬架由于其耗能大、成本高等缺点使其未在车辆悬架系统中广泛运用。中国专利201010189918.7提出了一种车辆主动悬架电磁作动器,但其结构复杂,成本较高,仅仅在理论上使得作动器运用在车辆悬架中成为可能,实验效果有待商榷。半主动悬架的提出虽然可一定程度上缓解车辆操纵稳定性与乘坐舒适性的矛盾问题,但时滞的影响使得其可靠性降低。因此,传统被动悬架结构仍然将是车辆悬架运用中的主流。充分挖掘被动悬架的潜能至关重要。“惯质”概念的提出完善了经典的机电比拟理论,惯容器装置也逐渐地运用在隔振系统中,含有惯容器装置的悬架结构应运而生。中国专利200810123830.8提出了一种两级串联式的被动悬架结构,其结构效果理论上在全频率范围内可提升悬架性能,但由于两级串联式未采用弹性元件的支撑保护,在簧上质量的压力下其平衡位置可能会处于行程的极限位置,因此,实用性大大降低。
[0003] 惯容器作为一种机械式被动元件,其解决了质量元件的单端点问题。当一对力作用于两端点时,两端点的加速度与力成一定比例,该比例值即为“惯质系数”。新机电比拟理论中指出,机械系统中惯容器、阻尼和弹簧元件,与电路系统中电容、电阻和电感元件存在着对应关系,如表I所不。
Figure CN203293845UD00031
[0005] 表I新机电比拟理论对照图
[0006] 因此,惯容器与电容一样,均具有“通高频,阻低频”的特点。而弹簧元件与电感元件均具有“阻高频,通低频”的特点,将惯容器与弹簧元件综合运用在车辆悬架系统中即可缓冲和衰减来自路面不平度各个频率段的冲击与振动。
发明内容
[0007] 本实用新型主要解决的问题是:提出一种应用惯容器的车辆被动悬架结构,其结构的运用可有效提升悬架性能。
[0008] 本实用新型采用的技术解决方案是:
[0009] 应用惯容器的车辆被动悬架结构,阻尼器与副弹簧并联后再与惯容器串联成为两级式结构,该两级式结构与主弹簧并联,该并联结构位于簧上质量和簧下质量之间。
[0010] 在传统被动悬架弹簧与阻尼元件并联的基础上,与之串联惯容器装置便于做成一体式结构。惯容器具有“相位超前”、“通高频,阻低频”的特点。其与具有“通低频,阻高频”特点的弹簧元件相结合理论上即可缓冲和衰减全频率范围内来自路面不平度的振动与冲击,提升悬架性能。
[0011] 为避免惯容器初始位置处于行程极限位置而导致失效的可能,提出并联主弹簧结构。惯容器与传统被动悬架结构串联而成的两级式结构便于做成一体式,主弹簧的弹性力可有效起到支撑保护作用,使得惯容器的初始位置即为其工作的平衡位置,确保惯容器的有效工作。
[0012] 其中,惯容器的实现形式有滚珠丝杠式、齿轮齿条式等。
[0013] 本实用新型具有以下有益效果:
[0014] 1、相比于传统被动悬架,应用惯容器的车辆被动悬架结构中弹簧元件可缓冲和衰减高频段的路面不平度冲击,惯容器可缓冲和衰减低频段的路面不平度冲击。两者的共同作用下使得全频率范围内路面不平度的冲击得到有效的衰减,车辆平顺性评价指标中车身加速度指标明显改善,悬架动行程与轮胎动载荷指标也略有减小,乘坐舒适性显著提高。
[0015] 2、惯容器的内部属于刚性传动连接,如若出现工作位置超出许用位置时,惯容器将呈现很大的刚性,失去两端点的特性的同时,也会对整体结构造成影响。相比于其他含有惯容器的悬架结构,本实用新型有效避免了惯容器初始位置处于行程极限位置引起失效的可能,安全性得到有效提升。
[0016] 3、本实用新型的一体式及轻量化结构便于车辆悬架运用。
附图说明
[0017] 图1为传统被动结构示意图;
[0018] 图2为应用惯容器的车辆被动悬架结构示意图;
[0019] 图3为本实用新型悬架单轮模型图。
[0020] 图中,1-阻尼器,2-副弹簧,3-惯容器,4-主弹簧,5-簧上质量,6_簧下质量,7_轮胎等效弹簧。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图和实施例做进一步说明。
[0022] 图3所示为本实用新型车辆单轮模型(二自由度1/4车体模型),其由阻尼器1、副弹簧2、惯容器3、主弹簧4、簧上质量5、簧下质量6、轮胎等效弹簧7组成。
[0023] 应用惯容器的车辆被动悬架结构中,将阻尼器I与副弹簧2并联安装,其并联下支点与惯容器3的上支点相铰接。其三者的一体式结构可有效减小悬架结构的布置空间。主弹簧4的上支点与阻尼器I的上支点相铰接,主弹簧4的下支点与惯容器3的下支点相铰接,将此结构安装于簧上质量5与簧下质量6之间,连接点相铰接。簧下质量6的下支点与轮胎等效弹簧7的上支点铰接连接。
[0024] 如图3所示,应用惯容器的车辆被动悬架结构在工作时,来自路面不平度的冲击,其低频部分被惯容器3与阻尼器I缓冲和衰减,高频部分被副弹簧2、主弹簧4与阻尼器I衰减,即全频率范围内的振动与冲击均被缓冲与衰减。
[0025]为验证本实用新型的性能优势,通过建立1/4车体仿真模型,将应用惯容器的车辆被动悬架结构与传统被动悬架结构在随机路面激励下的性能指标进行对比,本文主要采用反应悬架性能的三个基本参数:车身加速度均方根值BA、悬架动行程均方根值SWS和轮胎动载荷均方根值DTL进行评价。具体参数见表2。
[0026]
Figure CN203293845UD00051
[0027] 表2随机路面激励下悬架单轮模型系统响应均方根值对比
[0028] 表2显示了两种悬架结构在随机路面激励下悬架单轮模型系统响应均方根值对比结果,分析发现其车身加速度在10m/s、20m/s和30m/s时均下降了 14%,其悬架动行程、轮胎动载荷也略有改善,车辆乘坐舒适性显著提高。
[0029] 本实用新型主要目的是提高车辆乘坐舒适性,时域响应的结果有效的佐证了本实用新型的有效性与正确性。因此,本实用新型相比于传统被动悬架性能更加优越,其一体式与轻量化的结构可有效运用于车辆悬架系统。

Claims (3)

1.应用惯容器的车辆被动悬架结构,其特征在于,阻尼器(I)与副弹簧(2)并联后再与惯容器(3)串联成为两级式结构,该两级式结构与主弹簧(4)并联,该并联结构位于簧上质量(5)和簧下质量(6)之间。
2.根据权利要求1所述的应用惯容器的车辆被动悬架结构,其特征在于,所述阻尼器(I)与副弹簧(2)并联后的下支点与惯容器(3)的上支点相铰接;所述主弹簧(4)的上支点与阻尼器(I)的上支点相铰接,主弹簧(4)的下支点与惯容器(3)的下支点相铰接。
3.根据权利要求1或2所述的应用惯容器的车辆被动悬架结构,其特征在于,所述惯容器(3 )采用滚珠丝杠式或者齿轮齿条式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103303085A (zh) * 2013-06-14 2013-09-18 江苏大学 应用惯容器的车辆被动悬架结构
CN104405826A (zh) * 2014-11-14 2015-03-11 江苏大学 一种惯质系数连续可调的惯容器装置
CN104494387A (zh) * 2014-11-12 2015-04-08 江苏大学 一种车辆惯质悬架结构及其参数确定方法
CN108263159A (zh) * 2017-11-03 2018-07-10 广州电力机车有限公司 一种自卸车悬挂系统

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