一种悬架系统及使用该悬架系统的车辆的制作方法

本实用新型涉及一种悬架系统及使用该悬架系统的车辆。

背景技术：

车辆悬架上设置有弹性阻尼系统，在弹性阻尼系统的作用下，车辆能够迅速衰减来自路面的冲击和振动，进而提高车辆的行驶平顺性和乘客的乘坐舒适性。

弹性阻尼系统影响的车辆悬架的刚度，为了保证乘坐舒适性和行驶平顺性，根据不同的行驶路况弹性阻尼系统需要实时调整悬架的刚度，当车辆遇到凹坑时，车辆的车桥下移，需要减小悬架的刚度，当车辆遇到凸起时，车辆的车桥上跳，此时需要悬架的刚度增大。为了达到这一目的，例如公布日为2012.06.12、公布号为CN 102678808A 的中国发明专利申请公开了一种刚度和阻尼联合调节的减振系统，该减振系统包括弹性元件和阻尼元件，阻尼元件即阻尼器，弹性元件为空气弹簧，阻尼器为磁流变减振器，空气弹簧和减振器并联设置在悬架上连接板和悬架底板之间，悬架安装在车辆上时，悬架底板与车桥固定连接，悬架上连接板与车身下侧固定以承载车身重量，空气弹簧的上支架与悬架上连接板固定连接，空气弹簧下支架与悬架底板连接，减振器上支架与悬架上连接板铰接，减振器下支架与悬架底板铰接。空气弹簧上分别连接有附加气室和供气系统，空气弹簧与附加气室之间设有定位控制阀，空气弹簧与供气系统之间设有高度控制阀，高度控制阀由控制杆控制，控制杆一端与高度控制阀连接，另一端与悬架底板铰接，不同的承载工况下，空气弹簧的初始工作位置由高度控制阀控制调整，当空气弹簧处于压缩或者拉伸状态时，盖度控制阀在控制杆作用下开启其内的充气阀或排气阀，供气系统向空气弹簧内充气或者排气，当空气弹簧恢复到其平衡位置，阀门关闭，这样可确保空气弹簧的工作行程在其平衡位置附近。

上述减振系统虽然能够改变悬架的刚度，但是，由于该减振系统通过供气系统向空气弹簧充气或排气来控制悬架的刚度，充气或者排气均有阀门控制，因此，充气或者排气会出现一定时间的延迟，上述减振系统不能够及时改变车辆悬架的刚度，车辆在行驶过程中仍然存在车辆行驶平顺性差、乘坐舒适性差的技术问题。同时，上述减振系统在安装时，不仅需要安装空气弹簧，在空气弹簧上连接供气系统和附加气室，而且需要对供气系统和附加气室进行安装固定，还要在空气弹簧与供气系统之间设置高度控制阀，在空气弹簧与附加气室之间设置定位控制阀，高度控制阀由控制杆控制，还要在悬架上连接控制杆，因此，如果在车辆悬架上设置上述减振系统，不仅安装过程十分复杂繁琐，而且空气弹簧的附加结构会占用很大的空间，为车辆底盘增加负担。另外，由于上述减振系统的附加结构较多，使得减振系统的结构较为复杂，不便于维修和保养，进而可能增加维修保养的费用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种悬架系统，用以解决现有技术中悬架系统不能够根据路况实时改变悬架刚度造成车辆行驶平顺性差、乘坐舒适性差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型 的技术方案是：

一种悬架系统，包括车桥，还包括一端用于与车架铰接、另一端与车桥铰接的弹性元件，弹性元件与车桥的铰接轴线沿左右方向延伸，所述弹性元件成对设置且各弹性元件的中心轴线均垂直于所述车桥，每对弹性元件中的一个中心轴线自下而上向前倾斜另一个中心轴线自下而上向后倾斜且倾斜角度相同，每对弹性元件的中心轴线之间形成一个平面夹角或者异面夹角a，所述平面夹角或者异面夹角a的大小为0~90°。

每对弹性元件的中心轴线处于同一平面内且与车桥铰接于同一位置处，每对弹性元件的中心轴线之间形成一个平面夹角。

还包括阻尼器，所述阻尼器包括用于与车架连接的缸体，所述缸体内上下导向装配有活塞，缸体与活塞围成密封的上空腔和下空腔，活塞连接有径向延伸的拨杆，拨杆与车桥固连并且能够伴随着车桥的上下移动而拨动活塞上下导向移动。

所述阻尼器为空气阻尼器或油阻尼器。

所述弹性元件为螺旋弹簧。

一种车辆，包括车架和悬架系统，所述悬架系统包括轴线沿左右方向延伸的车桥，还包括一端与车架铰接一端与车桥铰接的弹性元件，弹性元件与车桥的铰接轴线沿左右方向延伸，所述弹性元件成对设置且各弹性元件的中心轴线均垂直于所述车桥，每对弹性元件中的一个中心轴线自下而上向前倾斜另一个中心轴线自下而上向后倾斜且倾斜角度相同，每对弹性元件的中心轴线之间形成一个平面夹角或者异面夹角a，所述平面夹角或者异面夹角a的大小为0~90°。

每对弹性元件的中心轴线处于同一平面内且与车桥铰接于同一位置处，每对弹性元件的中心轴线之间形成一个平面夹角。

还包括阻尼器，所述阻尼器包括与车架连接的缸体，所述缸体内上下导向装配有活塞，缸体与活塞围成密封的上空腔和下空腔，活塞连接有径向延伸的拨杆，拨杆与车桥固连并且能够伴随着车桥的上下移动而拨动活塞上下导向移动。

所述阻尼器为空气阻尼器或油阻尼器。

所述弹性元件为螺旋弹簧。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在车架与车桥之间铰接弹性元件，弹性元件与车架和车桥的铰接轴线均沿左右方向延伸，与车桥的轴线延伸方向一致，并且弹性元件的中心轴线均垂直于车桥，弹性元件作用在车桥上的力始终垂直于车桥。弹性元件成对设置，每对弹性元件中的一个中心轴线自下而上向前倾斜，另一个自下而上向后倾斜，并且两者倾斜的角度相等，保证在悬架系统装车以后每对弹性元件作用在车桥上的作用力大小相等，并且每对弹性元件作用在车桥上的合力方向始终竖直朝下，这样当车辆通过凹凸路面时，保证车桥相对于车架上下移动，而不会发生前后偏移。并且当车桥上下跳动时，弹性元件能够实时随车桥的移动而收缩，进而使得悬架系统的刚度系数能够及时调整。如当车辆路过下凹路面时，车桥相对于车架向下移动，弹性元件相对伸长，每对弹性元件所成的平面夹角或者异面夹角减少，车辆的悬架刚度增大，这样可以减少车辆过凹路面时的下跳量，提高行驶平顺性和乘坐舒适性。当车辆经过凸路面时，车桥会相对于车架向上移动，弹性元件受压缩短，每对弹性元件所成夹角增大，造成车辆的悬架刚度减小，车桥能够快速上跳，以保证车架的平稳性。

作为本实用新型的进一步改进，阻尼器的缸体内的活塞与缸体围成密封的上空腔和下空腔，拨杆的一端与车桥固连，另一端与活塞连接，当车桥上下移动时，拨杆随车桥一起上下移动进而推动活塞上下移动，路面的激励信息通过机械的方式实时传递给阻尼器，在没有ECU的情况下实现路面工况的识别，保证刚度和阻尼同时随路面激励实时调整到最佳状态。本实用新型中，弹性元件与阻尼器联合作用，当车桥上下跳动时，弹性元件改变悬架的刚度，阻尼器能够实时衰减因路面激励引起的车桥振动，进而提高车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中车辆的简化示意图；

图2为图1中阻尼器的简化示意图；

图中：1、车架，2、第一螺旋弹簧，3、第二螺旋弹簧，4、车桥，5、缸体，6、拨杆，7、活塞，8、密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型一种车辆的具体实施例1，如图1、图2所示，该车辆包括车架1和悬架系统，悬架系统安装在车架1上，车架1用于承载车身重量。悬架系统包括轴线沿左右方向延伸的车桥4，图中垂直于纸面的方向为左右方向；悬架系统还包括弹性元件和阻尼元件，弹性元件为铰接在车架1与车桥4之间的螺旋弹簧，螺旋弹簧成对设置；本实施例中，车桥4的左右两端各设置一对螺旋弹簧，每对螺旋弹簧均包括第一螺旋弹簧2、第二螺旋弹簧3，第一螺旋弹簧2、第二螺旋弹簧3的参数相同。第一螺旋弹簧、第二螺旋弹簧均倾斜设置且中心轴线均垂直于车桥4，第一螺旋弹簧2的中心轴线自下而上向前倾斜，第二螺旋弹簧3的中心轴线自下而上向后倾斜。第一螺旋弹簧2、第二螺旋弹簧3的上端与车架1铰接，两铰接点关于车桥4前后对称，铰接轴线沿左右方向延伸。第一螺旋弹簧2和第二螺旋弹簧3的下端通过铰接支架与车桥4实现铰接，即车桥4上固设支架，第一螺旋弹簧2和第二螺旋弹簧3铰接于支架上的同一位置处，铰接轴线与车桥轴线平行。两螺旋弹簧的中心轴线位于同一平面内，这样第一、第二螺旋弹簧与车架1的铰接点，第一、第二螺旋弹簧与车桥4的铰接点呈等腰三角形分布，设第一、第二螺旋弹簧的中心轴线之间形成平面夹角a。在其他实施例中，第一、第二螺旋弹簧与车桥4的铰接点可沿车桥的轴向错开，第一、第二螺旋弹簧铰接于车桥上的不同位置处，这样第一、第二螺旋弹簧的中心轴线异面，第一、第二螺旋弹簧的中心轴线之间形成异面夹角。

当车桥4相对于车架1向上运动时，第一、第二螺旋弹簧受压收缩，第一、第二螺旋弹簧分别绕与车桥4的铰接点向下摆动相同的角度，第一、第二螺旋弹簧之间形成的平面夹角a度数会增大；当车桥4相对于车架1向下运动时，第一、第二螺旋弹簧伸长，第一、第二螺旋弹簧分别绕与车桥4的铰接点向上摆动相同角度，第一、第二螺旋弹簧之间形成的平面夹角a度数会减小。车桥上下跳动时平面夹角a的角度会改变，平面夹角a的大小为0°~90°。设车辆在正常行驶状态下，车辆的车桥4会受到地面向上的作用力F_N、两螺旋弹簧2斜向下的弹力F_S，车桥处于平衡状态，通过受力分析可知：两个螺旋弹簧的沿竖直方向的分力之和与作用力F_N大小相等，也就是说2·F_S·cos（a/2）=F_N ，设螺旋弹簧的原始长度为L1，装车后的瞬时长度为L0，弹性系数为K，由此可以得出：

FN=2K·cos（a/2）·（L1-L0）

其中，（L1-L0）为螺旋弹簧的形变量，2K·cos（a/2）为螺旋弹簧形变量的常数项，该常数项即为车辆的悬架刚度C，即C=2K·cos（a/2）。

该悬架系统的阻尼元件为空气阻尼器，每一对弹性元件对应一个阻尼器，阻尼器包括缸体5，缸体5固定安装在车架1上，缸体5内上下导向装配有活塞7，活塞7包括上活塞板和下活塞板，上活塞板与缸体5围成密闭的上空腔，下活塞板与缸体围成密闭的下空腔，上活塞板和下活塞板上均设有密封圈8，保证了阻尼器的密闭性；密封圈8带有润滑油，减少活塞运动时的阻力。上活塞板和下活塞板通过连接杆固定连接在一起，上活塞板、下活塞板与缸体围成中空腔，中空腔的侧壁上设有侧开口，车桥4上固设有拨杆6，拨杆6由侧开口穿入中空腔中并沿活塞7的径向与活塞7连接；当车桥上下移动时，拨杆随车桥一起上下移动并推动活塞7上下移动，当活塞7向上移动时，上空腔中的空气受压，下空腔中的空气被受拉，上活塞板和下活塞板分别受到向下的作用力；反之，上空腔中的空气受拉，下空腔中的空气受压，上活塞板和下活塞板分别受到向上的作用力。在拨杆6随着车桥4上下移动的过程中，为避免拨杆6受到沿其轴向的拉力或者压力，拨杆6水平导向穿装在上活塞板和下活塞板之间的连接杆上，使拨杆6与活塞7实现活动连接。本实施例中，缸体5的上空腔与下空腔内填充氮气，密封圈8边界带有测量氮气流动的气体测量装置，气体测量装置连接有报警器，如果上空腔和下空腔内的气体发生泄漏，气体测量装置便可检测出，并通过报警器向驾驶员发出报警信号，使驾驶人员能够及时的发现阻尼器的气密性是否良好，保证车辆行驶的安全性。本实施例中，缸体5为整体式结构，在其他实施例中，缸体还可以包括分体设置的上气缸和下气缸，上气缸中导向设有上活塞，下气缸中导向设有下活塞，上活塞、下活塞分别与上气缸、下气缸围成密闭的上空腔和下空腔，上活塞与下活塞之间通过连接杆固连。

阻尼器的阻尼力F=（P1-P0）·S

式中：P1为缸体上空腔和下空腔的压强之和，P0为外界大气压强，S为活塞板的面积；其中P1、P0的变化快慢取决于阻尼器容积的变化速率，当车桥向上或向下跳动较快时，阻尼器内空气体积的变化速率急剧增大，阻尼力F就会急剧增大，可以实现快速衰减振动量，保证车辆的行驶平稳，乘坐舒适。

当车辆通过下凹路面时，车桥4会相对车架1向下跳动，第一、第二螺旋弹簧之间的平面夹角a会减小，cos（a/2）值增大，进而导致车辆的悬架刚度C增大；随着车桥4下跳量的不断增大，车辆的悬架刚度C也不断增大，这样可减小车辆过凹路面时的下跳量，保证车身的稳定性。同时，随着车桥不断下跳，阻尼器产生的阻尼力随着下跳速度的增大而急剧增大，在车辆遇到大的下凹路面时，阻尼器可产生较大的阻尼力迅速衰减因路面激励引起的车辆振动，提高车辆行驶平顺性和乘坐舒适性。

当车辆经过凸起路面时，车桥4会相对于车架1向上跳动，第一、第二螺旋弹簧之间的平面夹角a增大，cos（a/2）值减小，导致车辆悬架刚度C减小，车桥4相对车架快速上跳，而保证车架1的稳定性。在车桥快速上跳同时引起阻尼器产生的阻尼力也急剧增大，车桥不会产生大幅振动，减弱车辆在通过凸起路面时的振动情况，提高车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性。

综合以上两种情况，该悬架系统在车辆通过凹凸路面时，弹性元件实现悬架刚度随着路况实时调整，阻尼元件可快速衰减车辆因路面激励引起的车桥振动，该悬架系统提高了车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性，具有极大的使用价值。

其他实施例中，可以沿车桥的轴向间隔布置多对螺旋弹簧，每一对螺旋弹簧对应一个阻尼器。也可以多对螺旋弹簧为一组，车桥的左右两端各设置一组螺旋弹簧，每组螺旋弹簧铰接于车桥的同一位置处并且对应设置一个阻尼器，每组螺旋弹簧绕车桥的周向错开，并且保证每一对螺旋弹簧中的一个中心轴线自下而上向前倾斜另一个中心轴线自下而上向后倾斜且倾斜角度相同。每对螺旋弹簧可与车桥铰接于同一位置处，保证每对螺旋弹簧的中心轴线处于同一平面内，每对螺旋弹簧也可以沿车桥的轴向错开设置。螺旋弹簧还可以替换为气弹簧。该悬架系统在安装时，弹簧元件的上端可直接与车架铰接，也可以借助铰接支架或者连接板、连接桥与车架实现铰接，如弹性元件上端与连接板或者连接桥铰接，然后将连接板或者连接桥固定在车架底部；阻尼器可直接固定安装在车架底部，也可以借助连接桥与车架固连。空气阻尼器还可以替换为油阻尼器。

本实用新型悬架系统的实施例，该悬架系统的结构与上述车辆实施例中的悬架结构相同，为避免重复，在此不做赘述。