[实用新型]一种含有惯容器的车辆悬架结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种车辆悬架结构，特指一种含有惯容器的车辆悬架结构。

背景技术

1、机电模拟理论

研究发现，机械系统与相应的电路系统，在简谐激励条件下的数学模型（即描述它们动态特性的微分方程或传递函数）具有相同的形式，由此可建立起对应的模拟关系。

历史上曾经提出过两类机电模拟理论，第一类是以“力-电压”相似，“速度-电流”相似为基础，发现机械元件中的质量、阻尼、弹簧与电路元件中的电感、电阻、电容相对应。第二类是以“力-电流”相似，“速度-电压”相似为基础，认为机械元件中的质量、阻尼、弹簧对应于电路元件中的电容、电阻、电感。然而，质量元件的单端点特性要求相对应的电容器须作接地处理，由此产生了不完全对应的现象。

“惯质”概念的提出完善了第二类机电模拟理论，惯容器装置的产生解决了单端点质量元件在机械隔振理论中应用受到限制的问题。惯容器的两端点特性使得机械元件中的惯容器、阻尼、弹簧与电路元件中的电容、电阻、电感实现了完全对应。新机电模拟理论对照图如表1所示：

表1新机电模拟理论对照图

2、惯容器的动力学描述及实现形式

惯容器装置如同机械系统中的弹簧元件和阻尼元件一样，均属于两端点被动机械元件。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，该比例值为常数，称为“惯质系数”。其动力学表达式为F为两端点所受到的一对力；b为惯质系数；v₂和v₁为两端点相应的速度。

惯容器最基本属性是传动机构、惯性机构和端点形式。目前，传动机构主要有：齿轮齿条式传动、滚珠丝杠副式传功、液压泵式传动、液压活塞式传动、齿轮扭转式传动和杠杆式传动等；惯性机构主要有：飞轮和质量块的旋转惯性或平动惯性等；端点形式则主要根据所选用的传动机构和惯性机构进行具体设计。

3、惯容器在车辆悬架中的运用

在悬架的基本分类中，主动悬架由于其成本高、耗能大等缺点仍未在车辆悬架领域中广泛的应用。而半主动悬架则因为其时滞性使得大规模的应用受到限制。因此传统被动悬架仍然具有极大的研究价值。惯容器的诞生极大的引起了隔振领域学者的注意，并将其广泛地运用到工程实践中。作为车辆隔振的重要结构，车辆悬架自然成为惯容器应用的热点领域之一。基于此，惯容器的引入为车辆被动悬架的发展带来了一场结构上的革新。

中国专利200810123830.8首先将惯性蓄能器运用于车辆悬架结构中，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，具有一定的意义。但其元件数较多，两级式结构要求的布置空间较大，极大的影响了其工程应用的实现。中国专利200910103050.1应用了一种具有运动转换螺旋飞轮装置，其通过飞轮的旋转对质量进行放大，得到“虚质量”，其效果与惯容器相同。然而，其将惯容器装置与传统被动悬架中弹簧与阻尼器相并联，增加了悬架布置的横向空间，而且其三元件中心不在同一轴线，工程应用价值仍有待商榷。如何将惯容器装置成功的运用于机械隔振系统，提出一种简单可行的机械隔振结构来提升悬架的性能，这一问题已得到众多学者的广泛关注。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种含有惯容器装置的车辆悬架结构，其元件数量少、结构简单、便于工程安装，且运用此种结构的悬架性能得到有效提升。

本实用新型采取的技术解决方案是：基于传统被动悬架阻尼与弹簧二元件结构，通过对比元件个数、应用效果及工程安装等实际因素，为防止惯容器和阻尼元件在工作过程中由于过载被“击穿”，以并联弹簧为结构基础，采取将惯容器装置与阻尼串联，之后再与弹簧元件并联的结构。惯容器与阻尼为同轴受力与运动，由此形成一种含有惯容器、阻尼、弹簧的车辆悬架结构。

具体的技术方案如下：一种含有惯容器的车辆悬架结构，由弹簧、惯容器和阻尼器三个元件组成，惯容器与阻尼器串联之后再与弹簧并联；所述惯容器的上支点与弹簧的上支点相铰接并连接在车身上；所述惯容器的下支点与阻尼器串联后与弹簧的下支点相铰接并连接在车轮上。

进一步地，所述惯容器与阻尼器为同轴式安装结构。惯容器的机械实现形式可为滚珠丝杠式或者齿轮齿条式等。

本实用新型的有益效果是：将惯容器装置运用于车辆悬架结构中，在未提高车身重量的同时，实现增加簧载质量的“虚惯性”效果，可提高车辆的行驶平顺性与操纵稳定性。其结构简单，方案实际可行，可有效克服悬架布置空间有限的问题，工程应用价值显著。

附图说明