CN87103999A - 改进的摩擦减震悬挂支柱 - Google Patents

Abstract

悬挂支柱，包括一个可伸缩的承载组件，它穿过一个复合弹簧和一个摩擦阻尼组件伸出。阻尼组件包括阻尼楔，阻尼楔被二个楔环压迫去靠紧一个套管轴承，从而使承载组件做低摩阻的伸缩运动。当有轴向载荷时，阻尼楔挤压套管轴承使它与承载组件贴紧，使套管轴承对承载组件加一个摩擦阻尼力。当阻尼楔运动时，阻尼楔和楔环作用表面间的橡胶层处于粘弹性剪切状态，使阻尼楔基本上做无摩擦的运动。提高悬挂支柱对某些公路的灵敏度。

Description

本发明是关于悬挂支柱，特别是关于摩擦减震悬挂支柱的。本文公开了本发明的两种最佳实施例用于轻型客运汽车前、后悬挂装置，但本发明不限于这种用途，还可用于其它类型的悬挂装置、车辆等等。

现有的悬挂支柱零件数量较多，特别是承受磨损的零件较多。这些悬挂支柱对小的载荷也不够敏感，遇到所谓“柏油剥离路面”路面就会导致粗鲁驾驶。

现有悬挂支柱常常需要配置可伸缩的承载组件，在使用中可承受不适当的横向过载，并且该组件的圆柱段表面受力不均匀。

根据本发明的原理，本发明设置第一承载构件和可在第一承载构件内做伸缩运动的第二个承载构件。在第一承载构件（或称外承载构件）的一端装有一个用有弹性的低摩阻材料制成的套筒轴承，套筒轴承套在第二承载构件（或称内承载构件）上，构成该端第一承载构件与第二承载构件之间唯一的支承点。当第二承载构件在第一承载构件内伸出或收缩时，套筒轴承产生第一量级摩擦阻力。在悬挂支柱受到轴向负荷时，套筒轴承的圆筒部分被迫向内压缩，贴在第二承载构件周围，从而对第二承载构件在第一承载构件内的伸缩运动产生第二量级摩擦阻力。这第二量级摩擦阻力较第一量级摩擦阻力大。因此，套筒轴承交替产生如下效果：（1）产生第一量级（较低的）摩擦阻力时使第一和第二承载构件作低摩阻伸缩运动;（2）产生第二量级（较高的）摩擦阻力时使第一和第二承载构件作摩擦阻尼伸缩运动。

套筒轴承的四周几乎全部向内压缩，紧贴在第二承载件上。在本发明提出的一个最佳实施例中，这是用许多相隔一定间距的阻尼楔完成的，这些阻尼楔一起向内挤压套筒轴承，使其紧贴第二承载件，阻尼楔数量越多，产生的接触连续性越好。在第二个实施例中，用一种分裂式楔环代替阻尼楔作阻尼执行件，开口楔环外表面上有许多相隔一定距离的径向槽。槽的数目和间距是选定的，以保证楔环与套筒轴承之间的基本连续的接触。因此，只要套筒轴承象上面所说的那样使承载件做摩擦阻尼伸缩运动，摩擦阻尼力便能均匀地加到第二承载件的整个外表面上。

从以下的详细说明、权利要求和附图中可以更清楚地了解本发明的这些以及其它特征、目的和优点。附图中同样的零件编号相同。

附图简要说明如下：

图1是本发明的改进的摩擦阻尼悬挂支柱一个实施例的纵剖面图。

图2是图1中的2-2剖面。

图3是图1中悬挂支柱阻尼组件的局部放大纵剖面图。

图4是本发明的改进的摩擦阻尼悬挂支柱的第二个实施例的纵剖面图。

图5为图4中悬挂支柱的上楔环顶视图。

图6为图5的6-6剖面。

附图的详细说明如下：

例举的本发明的改进的摩擦阻尼悬挂支柱的两个实施例分别见附图1-3和4-6。附图1-3首先说明控制套筒轴承26的活动阻尼楔，套筒轴承26是阻尼组件的组成部分。图4-6的悬挂支柱与图1-3的悬挂支柱相似，但用上楔环代替阻尼楔的作用，所以图4-6的悬挂支柱没有阻尼楔。

图1-3中的悬挂支柱有一个可伸缩的承载组件（编号10），穿过复合弹簧（编号12）和摩擦阻尼组件（编号14）。复合弹簧12和阻尼组件14分别为受力组件10提供弹性受力支承和阻尼伸缩运动。阻尼组件14受复合弹簧12的控制。这种结构可使行驶振动频率（车身或弹簧承载的物体相对于车轮的振动频率）在预定的载荷范围内保持基本不变。对于轻型客车的前后悬挂装置，这一载荷范围须按照轻型客车最优载荷范围相适应的值选定。

承载组件10包括两个可做伸缩运动的管状杆件一一一个内杆16和一个外杆18。两杆从所示的设计位置向伸长回弹位置和收缩弹出位置作往复伸缩运动。两杆的内端可根据承载组件回弹和弹出行程的长度伸缩移动一段距离。两杆的外端固定在车辆上，本例中杆16的外端用安装组件20固定在车身（图中未示）上，杆18的外端用安装组件22固定在车辆的转向臂或方向接头（图中未示）上。

两个相隔一段距离的轴承在杆16和18之间作用，使其产生低摩擦阻伸缩运动。图1的例中，这些轴承是安装在杆16内端的第一个套筒轴承24和安装在阻尼组件14上的第二个套筒轴承26上的（轴承26也是阻尼组件14的一部分，下面将作说明）。例中两个轴承都有圆柱接触面，并用任何适当的低摩阻材料制成，最好使用静摩擦系数小于动摩擦系数的材料。

轴承24内的杆16的内端一段管径扩大，其外径与杆18外端一段的内径一致，长度与组件10的回弹行程相当。杆16外端一段直径较小。同样，杆18外端一段与杆16的内端一段一致，杆18的内端一段直径扩大，可以包容组件14。用合成橡胶圈28做的回弹阻尼器套在杆16的锥形过渡段30附近。如图1中虚线所示，橡胶圈28可以转动，并在组件10的回弹位置处挤在过渡段30与阻尼组件之间。这样，橡胶圈28成为回弹阻尼器，有弹性地阻碍组件10的进一步伸长。

复合弹簧12在杆16和阻尼组件14之间作用。此弹簧在第一弹簧座32与第二弹簧座34之间可作轴向压缩，第一弹簧座用组件20安装，第二弹簧座34从组件14向外伸出。此例中，弹簧12的轴线与悬挂支柱轴线斜交，因此承载组件上的横向载荷最小，或基本上消除了。弹簧12倾斜的程度与使用悬挂支柱的悬挂系统载荷的几何分布有关，因此是变化的。弹簧座32和34的结构和布置应使弹簧12支承在这一位置上，并在承载组件伸缩时沿其倾斜轴线压缩。

复合弹簧包括一个螺旋弹簧36，埋置并粘结在合成橡胶制成的管状体38内。在图中的设计位置上，管状体在弹簧36相邻各匝之间的轴向空隙间鼓胀，形成一连续的橡胶螺旋弹簧，其中每个单独的匝背由一个横向鼓胀的圈形成。可用可变阻尼或恒定阻尼的螺旋弹簧、合成橡胶弹簧，或二者一起来代替弹簧12，或与弹簧12结合使用。

阻尼组件14包括两个隔开的楔环40和42，以及三个嵌在楔环之中的阻尼楔44、46、48（图2）。阻尼楔伸入环40的槽内，并由槽导向。轴承26由环40的分段环形台肩49形成的凹槽所支承并限定不动。阻尼楔施压在轴承26上，当组件12受轴向载荷时，将轴承挤在阻尼楔之间，使之与杆16外表面形成摩擦啮合。由图2最清楚表明，轴承26在51处被切开，从而使它具有足够的环状应变容量，使之能吸收由于这一挤压动作加在它上面的收缩力，并基本上从四周将杆16缩紧。与其它摩擦阻尼悬挂支柱不同，轴承26做为受摩擦损耗元件，对组件12施加摩擦阻尼或阻力。因此，这减少了受摩擦损耗元件的数量，并大大简化了对它们的更换操作。

阻尼组件14还包括一个园锥形支座50，此支座紧密地围绕着杆18的内端部分，并可沿着悬挂支柱的纵轴相对于杆18移动。由图1和图3最清楚地表示支座50的外端固定弹簧座34，其内端搭接并以轴向支承着楔环42。当支座50被拉向杆18的外端时（或如图1所示的拉向右侧时），楔环在支座50和阻尼楔之间动作。另一个楔环40与杆18的内端对齐并被它所支持，可用任何适当的方法把此楔环固定在杆18上，使它与杆18一起运动。虽然支座50和楔环42在图上表示的是分开的零件，在如悬挂支柱已“调整”供特定悬挂用途的某些生产应用中，可能希望将它们合并成一个另件（本文在后面还将介绍悬挂支柱“调整”的方法）。

当支座50被拉向杆18的外端时，由于环40和42之间产生的楔入作用，阻尼楔44、46和48被向内推。这是当在杆12上加有轴向载荷时，弹簧组件12在支座32和34之间被压缩时所产生的力所造成的。因此，阻尼楔被一起向内推，在轴承26上产生一个压缩力，此压缩力与加到悬挂支柱上的轴向载荷成正比。相应地，由于轴承26在杆16上的缩紧作用所得到的摩擦阻尼力也与所加的载荷成正比。在大多数实际应用中，3个或更多上述阻尼楔就能使轴承26产生足够的变形。这样所得到的摩擦阻尼力可按轴承变形的程度和轴承与杆16所形成的贴紧的程度加以控制。通过将此摩擦阻力沿杆16的整个外圆均匀地分布，可提高它的有效性。适当地选择阻尼楔的数量以及它们间的距离可达此目的。

此外，磨擦阻尼力还可由阻尼楔的楔角来控制，甚至还可以这样控制，使它随着悬杆处于伸长或回弹状态而变化。例如，对许多轻型旅客车来说，回弹状态下的阻力最好比伸长状态下的阻力大。一种做法是产生不同的楔角，即使得在回弹方向的楔角大于在伸长方向的楔角，如所示例子中环40和42的情况。再者，通过有选择地更换阻尼楔和一个或二个楔环来产生一定楔角的办法控制所得到的磨擦阻尼力，可使悬挂支柱“调整”到适合于某个特定的悬挂用途。

阻尼楔的运动不存在它们与楔环之间直接接触所形成的磨擦阻力。在本发明之前，一般认为有可能减小但不是完全消除这种磨擦阻力，来提高阻尼组件对柏油剥离路面及某些高频悬挂支柱输入力的灵敏度。一直在寻找一种解决这个问题的方法，因为提高这种灵敏度，就能在所得到的行驶特性方面减小不希望的粗鲁程度。

本发明通过在阻尼楔和它们各自相应的楔环的一对或二对相互作用面之间插入合成橡胶剪切片来解决这个问题。在图3所示的例子中合成橡胶层52和54被插入到二个楔环和阻尼楔44的相互作用面之间，在其它二个未示出的阻尼楔和二个楔环的相应面之间也插入了类似的合成橡胶层。当阻尼楔被向内推时，这些层处于一种粘弹性剪切状态。由于楔环和阻尼楔之间无直接接触，因此阻尼楔的运动基本上是无磨擦的。

再看图1，安装组件20包括一个管状外壳56，此外壳围绕着一个法兰盘状的固定件58。固定件58是（或可能）与通常用于麦佛逊式（Macpherson）悬挂支柱的车身固定件相匹配。外壳56的内端通过止推轴承60与支座32相连接。从而，组件20的旋转运动用轴承60与支座32隔离。外壳56和固定件58之间的空间用人造橡胶62或其它合适的材料填充，起缓冲和减震作用。杆16的外端部分在64处有外螺纹，并加工出含有对方66的外端，或使其形状可与一个适合的夹持工具相啮合。杆16由一个螺母68固定于图1所示的位置，螺母68旋入杆16，在紧固时，使一个膨胀组件70向外膨胀而弹性地与固定件58的内表面贴合，如图1所示。

组件70由二个分开的垫圈72和74所组成，这两个垫圈分别与螺母68和杆16上形成的台肩76相接触，这些垫圈由一个合成橡胶膨胀环78所分开，紧固螺母68时，膨胀环在垫圈72和74之间轴向受到压缩，它就向外鼓出与固定件58贴合。在所示的装配位置上，螺母68完全拧紧时，端部66凸出螺母68之外。当悬挂支柱从车辆上卸下或安装时，用一个夹持工具就可使端部66固定不转。

在图1所示的例子中，杆16的内端是封闭的，与杆18的外端一样。但是，在64处的杆16的外端部分含有一个通孔80，伸缩过程中在组件10中可能累积的内压可经此通孔释放。在杆16上其它地方也可有适当的通孔82，以便在组件10的选定位置上为杆16和杆18的内部之间提供通路，这些孔能使组件10、12或14内的任何空间中的压力释放。

在图4-6中所示的悬挂支柱一般来说是与图1-3的悬杆相似的，但有一些区别，下面将予以介绍。为简明起见，图4-6悬挂支柱与图1-3悬挂支柱的相同零件不再予以单独介绍，并且以相同的统一编号注明，但加“′”号。

对于图4-6中特有的编号来说，一个分裂式楔环90在支座50的上端和轴承26′之间动作，如图5和图6所示，楔环90含有5个隔开的径向槽94、96、98、100和102。除槽94和102外，其它槽沿楔环90的周边等距排列，槽94和102位于与缝92的二边相等的距离上，如图5所示。槽的数量和它们之间距离的选择是这样的，当受到一个径向压缩力时（下面还将介绍），楔环90具有足够的弹性，使它能贴合于轴承26′的整个周边，并沿周边施加均匀的压力。再看图6，楔环90还含有一个园柱形内凹槽104，此槽面对一个环状台肩106。轴承26′与槽104对齐，其上边与肩形物106贴合，在装配时，如图4所示，楔环90围绕和牢固地保持轴承26′与楔环40′相接触。相应地，轴承26′保持在一个固定的轴向位置上，与楔环90和40′一起运动。与图1-3悬挂支柱的情况一样，当受到弹簧12′施加的弹簧力时，支座50′的上端搭接和向下压迫楔环90。但是，与图1-3悬挂支柱不同的是，楔环90直接压向轴承26′，并将轴承26′压向杆16′。因为楔环90与轴承26′的整个周边有相同形状并沿其边长延伸，所以轴承26′相应地压住杆16′。结果是，磨擦阻尼力沿杆16′的整个外圆均匀地分布。

在图4-6悬挂支柱中，不仅无需阻尼楔，还取消了轴承60。图4-6的悬挂支柱，杆18′的旋转运动表现为在支座50′和杆18′与支座50′相接触部分，楔环40′和楔环90之间的旋转滑移。为此，支座50′具有这样的结构，它可相对于这些杆以很小的间隙做旋转和轴向滑动。此外，为了使于在这些分号面上自由滑动，这些杆的相互接触表面可涂敷具有低磨擦系数的相应材料。在此例子中，与图1-3悬挂支柱不同，在楔环90的外表面和支座50′的相对邻近表面之间没有合成橡胶层。与图1-3悬挂支柱不同的还有，固定件20′包括二个分开的带螺纹的直立的连接件108和110，它们各自与车身上的相应的安装孔配合和固定，供支持和安装悬挂支柱的上端之用。

迄今为止所介绍的是本发明的二个实施例，其它实施方案亦显而易见。因此，本发明不限于本文所介绍的特定的实施例，本发明的范围和原理将由下面所附的权利要求所决定。

Claims (10)

1、一个磨擦阻尼悬挂支柱，包括：

一个第一承载件；

一个第二承载件，它可在上述第一承载件内伸缩运动；

一个由弹性低磨阻材料组成的套管轴承；

由上述的第一承载件所固定的支持装置，支持邻近于上述的第一承载件一端的上述的套管轴承，使得上述该套管轴承基本上围绕着上述第二承载件作为在上述第一承载件和上述第二承载件上述端之间的唯一的支承件，同时对上述第二承载件在上述第一承载件内的伸缩产生第一量级磨擦阻力；

与上述的支持装置作用相适应的阻尼执行装置，用来在悬挂支柱上加有轴向载荷时，把上述套管轴承基本上为园柱形部分向内压向上述第二承载件，使该套管轴承对上述第二承载件在第一承载件内伸缩运动产生第二量级磨擦力，该第二量级磨擦阻力大于上述第一量级磨擦阻力；

上述的套管轴承交替地产生(1)上述第一和第二承载件的低磨阻伸缩运动，同时产生上述的第一量级磨擦阻力，(2)上述第一和第二承载件的磨擦阻尼的伸缩运动，同时产生上述第二量级摩擦阻力。

2、按权利要求1所述的悬挂支柱，其中上述阻尼执行装置把上述套管轴承部分向内压向第二承载件，其力随上述轴向载荷的幅度增大，而上述第二量级磨擦阻力正比于上述轴向载荷。

3、按上述权利要求所述的任何一项的悬挂支柱，其中上述阻尼执行装置至少包括一个阻尼楔，它相对于上述套管轴承向内运动。

4、按上述权利要求的任何一项所述的悬挂支柱，其中上述阻尼执行装置包括一个分裂式楔环，它可向上述套管轴承收缩。

5、按上述权利要求的任何一项所述的悬挂支柱，其中上述楔环包括一个含有多个间隔开的径向槽的外表面。

6、按上述权利要求的任何一项所述的悬挂支柱，其中上述套管轴承部分基本上沿上述第二承载件的整个外圈扩展。

7、按上述权利要求中任何一项所述的悬挂支柱，其中上述阻尼执行装置可相对于上述支持装置移动，还包括一个插入在上述阻尼执行装置和上述支持装置之间的一层合成橡胶层，这种合成橡胶层的构造和配置使上述阻尼执行装置基本上做无磨擦的运动。

8、按上述权利要求中任何一项所述的悬挂支柱，还包括一个合成橡胶环，它围绕着相邻的构成第一园锥表面装置的上述第二承载件伸展，其中上述支持装置包括一个这样定位的第二园锥表面，使得上述橡胶环在上述第二承载件从上述第一承载件中伸出一段予定的距离时，它被挤在上述第一园锥表面和上述第二园锥表面之间，从而防止上述第二承载件的进一步伸展。

9、按上述权利要求中任何一项所述的悬挂支柱，还包括二个分隔开的弹簧支持装置，各自从上述第一承载件和上述第二承载件中横向伸出，以及一个支持在上述二个弹簧支持装置之间的管状承载弹簧，以形成一个端部封闭的园柱形内腔，它与上述第一和第二承载件具有同轴的关系，上述的第二承载件构成一个通路，经此通路空气可由悬挂支柱外引入上述内腔。

10、按权利要求9所述的悬挂支柱，其中上述的弹簧可与上述的承载件之一一起相对于另一承载件旋转，它还包括在上述的弹簧和上述的另一承载件之间动作的支承装置。

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