[发明专利]应用惯容器的车辆被动悬架结构

说明书

技术领域

本发明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

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。 

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一一对应关系，如表1所示。 

表1新机电比拟理论对照表 

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

本发明主要解决的问题是：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。 

本发明采用的技术解决方案是： 

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。 

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。 

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。 

其中，惯容器的实现形式有滚珠丝杠式、齿轮齿条式等。 

本发明具有以下有益效果： 

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。 

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，本发明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。 

3、本发明的一体式及轻量化结构便于车辆悬架运用。 

附图说明

图1为传统被动结构示意图； 

图2为应用惯容器的车辆被动悬架结构示意图； 

图3为本发明悬架单轮模型图。 

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

下面结合附图和实施例做进一步说明。 

图3所示为本发明车辆单轮模型（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。