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1、(10)申请公布号 CN 103303085 A (43)申请公布日 2013.09.18 CN 103303085 A *CN103303085A* (21)申请号 201310236095.2 (22)申请日 2013.06.14 B60G 15/02(2006.01) B60G 13/14(2006.01) (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301 号 (72)发明人 陈龙 沈钰杰 杨晓峰 汪若尘 袁朝春 黄晨 (74)专利代理机构 南京知识律师事务所 32207 代理人 李媛媛 (54) 发明名称 应用惯容器的车辆被动悬架结构 (57) 摘要 本发。
2、明公开了一种应用惯容器的车辆被动悬 架结构。在传统被动悬架阻尼器与副弹簧并联的 结构基础上， 串联惯容器装置,并外加主弹簧,形 成一种含有惯容器的车辆被动悬架结构。本发明 将惯容器应用于悬架装置中， 与阻尼器和副弹簧 并联的结构串联成为一体式结构， 弹簧元件可有 效衰减高频振动， 惯容器可有效衰减低频振动， 因 此该结构可有效缓冲和衰减全频率范围内的路面 不平度冲击。 通过仿真分析， 得到应用此结构的悬 架性能确有改善， 汽车平顺性评价指标中， 车身加 速度明显改善， 悬架动行程与车身动载荷也略有 减小， 车辆的乘坐舒适性显著提高。因此， 本发明 的车辆被动悬架结构在车辆悬架系统中具有应用 价。
3、值。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103303085 A CN 103303085 A *CN103303085A* 1/1 页 2 1. 应用惯容器的车辆被动悬架结构， 其特征在于， 阻尼器 （1） 与副弹簧 （2） 并联后再与 惯容器 （3） 串联成为两级式结构， 该两级式结构与主弹簧 （4） 并联， 该并联结构位于簧上质 量 （5） 和簧下质量 （6） 之间。 2. 根据权利要求 1 所述的应用惯容器的车辆被动悬架结构，。
4、 其特征在于， 所述阻尼器 （1） 与副弹簧 （2） 并联后的下支点与惯容器 （3） 的上支点相铰接 ； 所述主弹簧 （4） 的上支点 与阻尼器 （1） 的上支点相铰接， 主弹簧 （4） 的下支点与惯容器 （3） 的下支点相铰接。 3.根据权利要求1或2所述的应用惯容器的车辆被动悬架结构， 其特征在于， 所述惯容 器 （3） 采用滚珠丝杠式或者齿轮齿条式。 权 利 要 求 书 CN 103303085 A 2 1/3 页 3 应用惯容器的车辆被动悬架结构 技术领域 0001 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 0002 目前， 主动悬架由于其耗能大。
5、、 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。
6、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。 0003 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。 0004 0005 表 1 新机电比拟理论对照表 0006 因此， 惯容器与电容一样， 均具。
7、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 0007 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。 0008 本发明采用的技术解决方案是 ： 说 明 书 CN 103303085 A 3 2/3 页 4 0009 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。 0010 在传。
8、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。 0011 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。 0012 其中， 惯容器的实现形式有滚珠丝杠式、 齿轮齿条式等。 0。
9、013 本发明具有以下有益效果 ： 0014 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。 0015 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。
10、于行程极限位置引起失效的可 能， 安全性得到有效提升。 0016 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 0017 图 1 为传统被动结构示意图 ； 0018 图 2 为应用惯容器的车辆被动悬架结构示意图 ； 0019 图 3 为本发明悬架单轮模型图。 0020 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 0021 下面结合附图和实施例做进一步说明。 0022 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。
11、、 簧上质量 5、 簧下质量 6、 轮胎等效弹簧 7 组成。 0023 应用惯容器的车辆被动悬架结构中， 将阻尼器1与副弹簧2并联安装， 其并联下支 点与惯容器 3 的上支点相铰接。其三者的一体式结构可有效减小悬架结构的布置空间。主 弹簧 4 的上支点与阻尼器 1 的上支点相铰接， 主弹簧 4 的下支点与惯容器 3 的下支点相铰 接， 将此结构安装于簧上质量 5 与簧下质量 6 之间， 连接点相铰接。簧下质量 6 的下支点与 轮胎等效弹簧 7 的上支点铰接连接。 0024 如图 3 所示， 应用惯容器的车辆被动悬架结构在工作时， 来自路面不平度的冲击， 说 明 书 CN 103303085 A。
12、 4 3/3 页 5 其低频部分被惯容器 3 与阻尼器 1 缓冲和衰减， 高频部分被副弹簧 2、 主弹簧 4 与阻尼器 1 衰减， 即全频率范围内的振动与冲击均被缓冲与衰减。 0025 为验证本发明的性能优势， 通过建立 1/4 车体仿真模型， 将应用惯容器的车辆被 动悬架结构与传统被动悬架结构在随机路面激励下的性能指标进行对比， 本文主要采用反 应悬架性能的三个基本参数 ： 车身加速度均方根值 BA、 悬架动行程均方根值 SWS 和轮胎动 载荷均方根值 DTL 进行评价。具体参数见表 2。 0026 0027 表 2 随机路面激励下悬架单轮模型系统响应均方根值对比 0028 表 2 显示了两。
13、种悬架结构在随机路面激励下悬架单轮模型系统响应均方根值对 比结果， 分析发现其车身加速度在10m/s、 20m/s和30m/s时均下降了14%， 其悬架动行程、 轮 胎动载荷也略有改善， 车辆乘坐舒适性显著提高。 0029 本发明主要目的是提高车辆乘坐舒适性， 时域响应的结果有效的佐证了本发明的 有效性与正确性。 因此， 本发明相比于传统被动悬架性能更加优越， 其一体式与轻量化的结 构可有效运用于车辆悬架系统。 说 明 书 CN 103303085 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103303085 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103303085 A 7 。