CN203391592U - 一种汽车用负刚度悬架机构及具有该机构的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种适用于汽车用负刚度悬架机构和具有该机构的车辆，该悬架机构可将汽车多个方向上的振动能量进行垂直方向及水平方向分解，可降低汽车车身垂直方向上的振动能量，进而降低车轮到车身的振动传递率，提高汽车的行驶平顺性及乘员的乘坐舒适性。

Description

一种汽车用负刚度悬架机构及具有该机构的车辆

技术领域

本实用新型涉及一种汽车用悬架系统，更具体而言，涉及一种应用于汽车的负刚度悬架机构和具有该机构的车辆。

背景技术

悬架系统传递一切作用在车轮和车身之间的力和力矩，并且缓和汽车在不平路面上行驶时所承受的冲击，衰减车轮到车身的振动传递率，保证乘员的舒适性，减少车辆本身的动载荷，能有效提高车辆的行驶平顺性。

尤其对于载人轿车来说，悬架系统要保证乘员在车中所承受的振动加速度不能超过规定的界限值，还要保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快等特性。

现有汽车使用的还是采用正刚度弹性元件作为刚度调节装置，其车身的固有频率随载荷变化而改变，其弹性特性是在满足满载车况下设计的理想值。因此，其不能有效缓和不平路面传给车身的冲击和衰减车身振动的幅值和频率，很难在多数路况下满足汽车行驶平顺性要求。

中国专利申请号200710093024.6，公开了一种机械式汽车悬架刚度调节装置, 本装置采用内外双弹簧和刚度调节垫片来改变内弹簧的预紧力,从而达到改变整个悬架弹性刚度的目的,具有结构简单、可靠、成本低廉、操作方便、效果明显等特点。但是，该技术方案仍然使用的正刚度悬架，尽管刚度能够调节，但是结构复杂、可靠性不好、使用寿命低，效果十分有限，不能很好的适应不同的路面变化。

实用新型内容

    针对现有技术中汽车悬架系统存在的缺陷，本实用新型提出的一种能降低汽车振动固有频率、提高阻尼比等，并进一步能够有效改善汽车行驶平顺性及乘员乘坐舒适性的负刚度悬架机构。

一种负刚度悬架机构，支架，具有上、下臂和本体，上下臂偏移本体的对称面一定角度延伸；导向臂，导向臂设置在支架的上臂和下臂之间；第一减震器，导向臂与支架的上臂通过第一减震器连接；第二减震器，导向臂与支架的下臂通过第二减震器连接；刚度调节装置，第一连杆的一端铰接到支架的上臂，另一端铰接到第二连杆的一端，第二连杆另一端连接刚度调节装置；第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧，分别套设在所述第一和第二减震器上，第一和第二螺旋弹簧具有不同的刚度。

作为一种进一步优选，所述刚度调节结构包括调节弹簧和导向座凹槽，调节弹簧设置在导向座凹槽内，并且连接所述第二连杆。

作为一种进一步优选，所述第一和第二减震器分别与支架上下臂通过橡胶衬垫铰接。

作为一种进一步优选，所述第一和第二减震器分别与支架上下臂通过橡胶衬垫固定连接。

作为一种进一步优选，所述第二连杆能够在导向座凹槽内滑动。

作为一种进一步优选，导向臂与所述减震器分别通过橡胶衬垫固定连接。

作为一种进一步优选，所述橡胶衬垫具有圆环形，所述减震器固定在橡胶衬垫的中心。

作为一种进一步优选，所述调节弹簧为变刚度螺旋弹簧。

一种车辆，包括上述任一项所述的负刚度悬架机构。

有益效果：本实用新型具有结构简单、可靠性好、可以方便安装在现有汽车上的负刚度悬架机构，保证汽车在不同路况下都具有良好的行驶平顺性。同时该悬架结构还具有制造简单、成本低的优点。与其常规悬架系统相比，该负刚度悬架机构的相对阻尼比高，具有固有频率低、承载能力大、隔振效果好等优点。

附图说明

图1是现有技术中传统悬架机构的车身单自由度模型简图；

图2是负刚度悬架机构的车身单自由度模型简图；

图3是振动传递率对比曲线；

图4是本实用新型的负刚度悬架机构的结构示意图；

图5是图4中的A-A向剖视图；

图6是导向座凹槽13的左视图。

具体实施方式

本实用新型悬架结构合理的设置摆臂结构、刚度和阻尼，同时还能够通过改变正负刚度弹簧的预变形量，大幅度调节系统的承载能力。

如图1所示，现有技术中传统悬架机构的车身单自由度模型，由于其车身振动的固有频率                                                

保持不变，要保证悬架机构在车身竖直方向的超低频隔振作用，必须要求悬架机构具有极低的刚度，则采用负刚度结构可以有效的解决这一问题。采用负刚度悬架机构的车身单自由度模型如图2所示，车身随路面波动时的振动固有频率。

由图3所示的传统悬架机构和负刚度悬架机构的振动传递率对比曲线，负刚度悬架机构能有效地抑制车身的共振幅值，而且在高频区其隔振效果更加明显。显而易见，采用负刚度悬架机构能有效的降低系统的固有频率，改善了隔振系统的高频隔振性能，提高了汽车行驶平顺性及乘坐舒适性。

如图4所示，悬架机构包括第一螺旋弹簧1和第二螺旋弹簧3，第一减震器2和第二减震器4，支架5，车轴7，螺栓6、8、14和16，第一连杆9和第二连杆11，调节弹簧12，导向座凹槽13，导向臂15。调节弹簧12为具有正刚度弹性特性的弹簧，但其与第一连杆9和第二连杆11、支架5组成的调节机构，就使本悬架机构具有负刚度特性。

悬架机构的一端是通过车轴7与车轮连接，车轴7通过一组螺栓6、8与支架5固定在一起，悬架机构的另一端由导向臂15通过另一组螺栓14、16与车身17固定在一起。支架5具有上、下臂，导向臂15设置在支架5的上、下臂之间，导向臂15与支架5的上、下臂分别由第一螺旋弹簧1和第二螺旋弹簧3进行支撑链接。

作为进一步的优选，当悬架机构用于前悬架时，第一减震器2的下端、第二减震器4上端分别与支架5的下臂、上臂通过橡胶衬垫进行铰接（如图5所示，橡胶衬垫中具有轴承，橡胶采用硫化一体工艺和轴承连接，减震器的杆穿过轴承中心），使支架5能够绕上下两个铰接点之间的线旋转，从而带动车轮转向，实现转向功能；两个铰接点之间的线为主销10，当导向臂15和支架5之间不发生多自由度扭转时，主销10为第一减震器2和第二减震器4形成的直线；而第一减震器2上端、第二减震器4下端与导向臂15为通过橡胶衬垫固定链接，进而可利用第一减震器2、第二减震器4的导向功能，实现导向臂15相对支架5多自由度扭转、上下移动及转动。

作为进一步的优选，当悬架机构用于后悬架时，一般而言，不需要转向功能，第一减震器2的下端、第二减震器4上端分别与支架5的下臂、上臂进行通过橡胶衬垫固定链接，第一减震器2上端、第二减震器4下端与导向臂15也通过橡胶衬垫固定链接，可利用第一减震器2、第二减震器4的导向功能实现导向臂15相对支架5多自由度扭转和上下移动。

悬架机构中的螺旋弹簧和减震器随车身跳动而被压缩或者拉伸，以有效地降低车身多个方向的振动。当车身摆振时，第一连杆9通过滚子轴承绕主销10做旋转运动，第一连杆9另一端与第二连杆11下端铰接在一起，第二连杆11的上端通过转动销套设在导向座凹槽13中，并与调节弹簧12水平连接。

调节弹簧12和导向座凹槽13（如图6所示）都固定于车身17上。车身17在行车过程中随路面不平波动或者车轮受到路面冲击时，第二连杆11的上端在导向凹槽13里左右滑动，其调节弹簧12随之伸缩。第二连杆11上端滑动到最右端位置时，调节弹簧12被压缩到最大量，反之第二连杆11上端滑动到最左端位置时，调节弹簧12被拉伸到最大量。导向凹槽13在最左端具有限位结构，防止第二连杆11滑出出导向凹槽13。

悬架机构由支架5、第一连杆9和第二连杆11、调节弹簧12等构成的调节机构可将汽车多个方向的振动进行垂直方向及水平方向分解，降低车身垂直方向上的振动能量，更有效的降低车身振动频率和峰值。

显而易见，本实用新型的悬架机构具有较高的安全可靠性，可以方便地安装在现有的汽车车轴与车身之间，并且结构简单、制造成本低。

应当理解到，本实用新型并非局限于上述实施例和附图所公开的内容，而在不违背本实用新型权利要求范围的条件下，可以对本实用新型进行各种修改和变型。所以，凡是不脱离本实用新型公开完成的修改和变型，都是落入本实用新型保护的范围。

Claims (9)

1.一种负刚度悬架机构，其特征在于：

支架，具有上、下臂和本体，上下臂偏移本体的对称面一定角度延伸；

导向臂，导向臂设置在支架的上臂和下臂之间；

第一减震器，导向臂与支架的上臂通过第一减震器连接；

第二减震器，导向臂与支架的下臂通过第二减震器连接；

刚度调节装置，第一连杆的一端铰接到支架的上臂，另一端铰接到第二连杆的一端，第二连杆另一端连接刚度调节装置；

第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧，分别套设在所述第一和第二减震器上，第一和第二螺旋弹簧具有不同的刚度。

2.根据权利要求1所述的负刚度悬架机构，其特征在于：所述刚度调节结构包括调节弹簧和导向座凹槽，调节弹簧设置在导向座凹槽内，并且连接所述第二连杆。

3.根据权利要求1或2所述的负刚度悬架机构，其特征在于：所述第一和第二减震器分别与支架上下臂通过橡胶衬垫铰接。

4.根据权利要求1或2所述的负刚度悬架机构，其特征在于：所述第一和第二减震器分别与支架上下臂通过橡胶衬垫固定连接。

5.根据权利要求2所述的负刚度悬架机构，其特征在于：所述第二连杆能够在导向座凹槽内滑动。

6.根据权利要求3所述的负刚度悬架机构，其特征在于：导向臂与所述减震器分别通过橡胶衬垫固定连接。

7.根据权利要求6所述的负刚度悬架机构，其特征在于：所述橡胶衬垫具有圆环形，所述减震器固定在橡胶衬垫的中心。

8.根据权利要求2所述的负刚度悬架机构，其特征在于：所述调节弹簧为变刚度螺旋弹簧。

9.一种车辆，包括权利要求1-8任一项所述的负刚度悬架机构。

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