CN204403263U - 一种汽车悬架装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车悬架装置，其阻尼器采用旋转磁流变阻尼器，其包括缸筒、旋转盘、旋转轴、旋转轴套和励磁线圈，旋转盘设置在缸筒内，旋转盘固定安装在旋转轴上；旋转轴的一端伸出缸筒；旋转轴套套在旋转轴的伸出端上；旋转盘为齿状盘，齿状盘的圆周上分布朝圆心方向凹陷的凹槽齿形。采用上述技术方案，兼具剪切式与挤压式的优点，同时结构形式简单，具有磁路设计简单、响应速度快，便于设计与制作的特点；大大的减小了摩擦力，阻尼器的性能得到了很大的提升；采用机电作动器，其结构简单、重量轻、效率高、易于保养与维护，显著提高了系统性能。本实用新型应用在汽车悬架系统上能产生良好的效果，提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。

Description

一种汽车悬架装置

技术领域

本实用新型属于汽车构造的技术领域。更具体地，本实用新型涉及一种汽车悬架装置。

背景技术

旋转磁流变阻尼器一经问世就得到了学术界的广泛兴趣，其以结构简单紧凑、调节方便快速、安装方便等特点而越来越多地应用于汽车悬架领域。

现有的旋转磁流变阻尼器是采用磁流变液这种新型的智能材料作为阻尼器的工作液，并在阻尼器的活塞轴上缠绕电磁线圈，线圈产生的磁场作用于磁流变液；通过控制电磁线圈电流的大小来改变磁流变液的粘度，实现阻尼可调的目的。根据磁流变液在阻尼器中的受力状态和流动形式，现有的旋转磁流变阻尼器采用的是剪切模式，磁极间有相对运动(移动或转动)，这种运动使磁流变液处于剪切状态，靠流体间的摩擦作用带动流体运动，通过改变磁场强度可连续改变切应力与切应变率的特性。

以上所述的旋转磁流变阻尼器悬架还存在不足之处，因为其采用的工作方式是剪切模式，具有磁场效率低而导致工作效率低的缺陷；受到阻尼器结构尺寸等的影响，在汽车工作过程中提供的阻尼力很小，不能满足各种车型的需要；

在现有技术中，汽车悬架领域都采用电磁作动器、液压作动器等，车用液力式主动悬架作动器普遍存在响应慢、能耗大、蓄能效率低和结构复杂等不足。

发明内容

本实用新型提供一种汽车悬架装置，其目的是增大阻尼器的阻尼力，提高其工作效率。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型的汽车悬架装置，包括弹簧、作动器、阻尼器、簧载质量和非簧载质量；所述的阻尼器采用旋转磁流变阻尼器，其包括缸筒、旋转盘、旋转轴、旋转轴套和励磁线圈，所述旋转盘设置在缸筒内，旋转盘固定安装在旋转轴上；旋转轴的一端伸出缸筒；所述的旋转轴套套在旋转轴的伸出端上；所述的旋转盘为齿状盘，所述齿状盘的圆周上分布朝圆心方向凹陷的凹槽齿形。

所述的励磁线圈通过线圈支架安装在缸筒上。

所述的齿状盘为平行的多件，相邻齿状盘间隔一定距离；在相邻齿状盘之间，设置分区板，所述分区板固定在缸筒的内壁上。

分别在旋转轴套的内表面和旋转轴伸出端的外圆表面设有相对应的螺旋槽，在螺旋槽内设有滚珠。

所述的作动器采用机电作动器；所述的机电作动器设有直流电机，所述的直流电机通过机械传动机构驱动作动器输出轴。

所述的机械传动机构设有行星轮系，所述的行星轮系包括内啮合小齿轮和内啮合齿圈；所述的内啮合小齿轮与行星架连接。

所述的机械传动机构还设有两级变速齿轮传动机构，所述的两级变速齿轮传动机构包括同轴安装的第一主动齿轮和第二主动齿轮；还包括同轴安装的第一从动齿轮和第二从动齿轮；安装第一从动齿轮和第二从动齿轮的轴的一端与所述的内啮合小齿轮连接；在第一种速度状态下，所述的第一主动齿轮与第一从动齿轮啮合；在第二种速度状态下，所述的第二主动齿轮与第二从动齿轮啮合。

所述的行星架中心轴端部设置主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合；所述的从动锥齿轮安装在作动器输出轴上。

所述的从动锥齿轮与作动器输出轴采用滚珠丝杆配合，所述的滚珠丝杆的结构是分别在从动锥齿轮的内孔表面和作动器输出轴的外表面上设置相对应的螺旋槽，在螺旋槽内设有滚珠。

本实用新型采用上述技术方案，阻尼器采用剪切模式和挤压模式的混合模式，在结构上巧妙的使用齿状磁盘，以实现剪切与挤压，兼具剪切式与挤压式的优点，即剪切式阻尼力的大小可由磁场强度控制，挤压式的产生较高的阻尼力，同时结构形式简单，具有磁路设计简单、响应速度快，便于设计与制作的特点；同时使用滚珠丝杠来连接旋转轴套和旋转轴，将旋转轴套的直线运动与旋转轴的旋转运动相互转化，从而大大的减小了摩擦力，使阻尼器的性能得到了很大的提升；采用机电作动器具有很多的优点：结构简单、重量轻、效率高、易于保养与维护等，显著地提高了系统的性能。综上所述，本实用新型的技术方案应用在汽车悬架系统上也必然能产生良好的效果，将很好的提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。

附图说明

附图所示内容分别是：

图1为本实用新型的汽车悬架装置的结构示意图；

图2为本实用新型的旋转磁流变阻尼器实施例一的结构示意图；

图3为本实用新型的旋转磁流变阻尼器实施例二的结构示意图；

图4为图2和图3中的齿状盘的结构示意图；

图5为本实用新型中的机电作动器的立体示意图；

图6为图5所示结构的机构简图。

图中的标记为：

1、旋转轴套(或者称作阻尼器外壳)，2、滚珠，3、旋转轴(或者称作丝杆)，4、缸筒，5、齿状盘，6、分区板，7、励磁线圈，8、垫圈，9、螺母，10、深沟球轴承，11、第一主动齿轮，12、第一从动齿轮，13、第二主动齿轮，14、第二从动齿轮，15、内啮合小齿轮，16、内啮合齿圈，17、主动锥齿轮，18、从动锥齿轮，19、作动器输出轴(或者称作稳定杆)。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所示的本实用新型的结构，为一种汽车悬架装置，包括弹簧、作动器、阻尼器、簧载质量和非簧载质量；在旋转磁流变阻尼器内充满了磁流变液。

如图2和图3所示，本实用新型的新型可输出大的阻尼力的旋转磁流变阻尼器，其包括缸筒4、旋转盘、旋转轴3、旋转轴套1(外壳)和励磁线圈7，所述旋转盘设置在缸筒4内，旋转盘固定安装在旋转轴3上；旋转轴3的一端伸出缸筒4；所述的旋转轴套1套在旋转轴3的伸出端上。

旋转磁流变阻尼器还包括深沟球轴承10、密封圈、垫圈8和螺母9等。所述的旋转轴3通过深沟球轴承10安装在缸筒4上；旋转盘通过垫圈8和螺母9固定在旋转轴3上。

磁流变阻尼器的工作原理：

当励磁线圈7不通电时，阻尼器内没有产生电磁场，此时，磁流变液的流动粘度最低，输出的旋转阻尼力最低；

当励磁线圈7通电后，阻尼器内产生了一定强度的电磁场，使磁流变液的流动粘度提高，使输出的旋转阻尼力增大。

调整输入到励磁线圈7中的电流大小，可产生一定的电磁场强度，即可调整旋转磁流变阻尼器输出阻尼力的大小，从而实现对旋转磁流变阻尼器输出阻尼力的控制。

为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现增大阻尼器的阻尼力，提高其工作效率的发明目的，本实用新型采取的技术方案为：

如图2、图3和图4所示，本实用新型的汽车悬架装置，其中，所述的旋转磁流变阻尼器中的旋转盘为齿状盘5，所述齿状盘5的圆周上均匀地分布朝圆心方向凹陷的多个凹槽齿形。

在结构上巧妙的使用齿状磁盘，以实现剪切与挤压。

本实用新型的阻尼器采用的工作方式是剪切模式和挤压模式的混合模式，兼具剪切式与挤压式的优点，即剪切式阻尼力的大小可由磁场强度控制，挤压式的产生较高的阻尼力，其输出的阻尼力较大，磁场效率较高，工作效率较高，结构形式简单，具有磁路设计简单、响应速度快，便于设计与制作的特点。

所述的励磁线圈7通过线圈支架安装在缸筒4上。励磁线圈7绕在线圈支架上，励磁线圈7经导线引出。

旋转磁流变阻尼器的实施例一，如图2所示：

在缸筒4内，仅设有一个齿状盘5，没有设置分区板6。

旋转磁流变阻尼器的实施例二，如图3所示：

所述的齿状盘5为平行的多件，相邻齿状盘5间隔一定距离；在相邻齿状盘5之间，设置分区板6，所述分区板6固定在缸筒4的内壁上。

按图3中所示为设置三个齿状盘5，并固定在旋转轴3上；齿状盘5的形状是齿状(参见图4)。采用三个齿状盘5安装在旋转轴3上，而三个齿状盘5由两个分区板6分开，从而其输出的阻尼力较大，磁场效率较高，因而工作效率得到提高。

分别在旋转轴套1的内表面和旋转轴3伸出端的外圆表面设有相对应的螺旋槽，在螺旋槽内设有滚珠2。

旋转轴套1的内侧和旋转轴3的外侧都开有螺旋槽，滚珠2安装在螺旋槽内。本实用新型使用滚珠丝杠的配合结构来连接阻尼器外壳(旋转轴套1)和丝杆(旋转轴3)，将阻尼器外壳的直线运动与丝杆的旋转运动相互转化，从而大大的减小了摩擦力，使阻尼器的性能得到了很大的提升。

为了解决目前悬架作动器的机构复杂，耗能大的问题，本实用新型为磁流变阻尼器悬架提供了一种新型机电作动器。

如图5和图6所示，所述的机电作动器设有直流电机，所述的直流电机通过机械传动机构驱动作动器输出轴19。

本实用新型选用的机电作动器，具有很多的优点：结构简单、重量轻、效率高、易于保养与维护等，目前越来越多地被应用于飞机与火车上，显著地提高了系统的性能。因此，如果将其应用在汽车悬架系统上也必然能产生良好的效果，将很好地提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。

采用耗能少的直流电机驱动、滚珠螺旋传动方式，可以通过对电机相电流的控制，从而对作动器的输出力进行控制，以优化悬架性能，提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。

所述的机械传动机构设有行星轮系，所述的行星轮系包括内啮合小齿轮15和内啮合齿圈16；所述的内啮合小齿轮15与行星架连接。

本实用新型用行星齿轮系作减速机构，选用滚珠丝杠来来将旋转运动转换为直线运动，提高传递效率。

所述的机械传动机构还设有两级变速齿轮传动机构，所述的两级变速齿轮传动机构包括同轴安装的第一主动齿轮11和第二主动齿轮14；还包括同轴安装的第一从动齿轮12和第二从动齿轮13；安装第一从动齿轮12和第二从动齿轮13的轴的一端与所述的内啮合小齿轮15连接；在第一种速度状态下，所述的第一主动齿轮11与第一从动齿轮12啮合；在第二种速度状态下，所述的第二主动齿轮14与第二从动齿轮13啮合。

本实用新型根据汽车悬架系统的特点，对传统的机电作动器进行了改进设计：采用行星齿轮系与固定轴齿轮传动机构作为减速机构，并设计两种不同的速度输出；选用滚珠丝杠来将旋转运动转换为直线运动，提高传递效率。借助作动器稳定杆(即作动器输出轴19)的输出力矩，通过控制电机的电流输出，降低作动器的能耗。

所述的行星架中心轴端部设置主动锥齿轮17，主动锥齿轮17与从动锥齿轮18啮合；所述的从动锥齿轮18安装在作动器输出轴19上。

如图6所示，所述的从动锥齿轮18与作动器输出轴19采用滚珠丝杆配合，所述的滚珠丝杆的结构是分别在从动锥齿轮18的内孔表面和作动器输出轴19的外表面上设置相对应的螺旋槽，在螺旋槽内设有滚珠。

滚珠丝杠由螺杆(即作动器输出轴19)、螺母(即从动锥齿轮18的内孔)、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。

该行星齿轮系安装在壳体内部，壳体安装在非簧载质量上，且大锥齿轮(从动锥齿轮18)与丝杠(作动器输出轴19)的下端通过镶嵌在各自滚槽内的滚珠旋接在一起，丝杠的上端安装在簧载质量上。

机电作动器的工作原理：

当汽车通过不平路面上下振动时，控制电机启动，通过行星齿轮组及固定轴轮系的减速，驱动滚珠丝杠，在作动器输出轴19产生作用力抵制汽车的振动，从而提高汽车的乘坐舒适性。

下面对本实用新型的汽车悬架装置的两种工作状态进行分析：

1、当悬架的簧载质量与非簧载质量进行分离运动时：

汽车悬架装置控制系统根据振动信号给旋转磁流变阻尼器励磁线圈7施加一定大小的电流，从而使磁流变液由牛顿体变为宾汉流体；簧载质量与非簧载质量的分离运动使阻尼器外壳(即旋转轴套1)对滚珠丝杆(即旋转轴3)施加力的作用，从而使其产生顺时针方向旋转运动，旋转轴3与齿状盘5固定连接，带动其顺时针方向转动，从而齿状盘5在固化的磁流变液中顺时针方向运动，齿状盘5上下表面与齿部都可以产生阻尼力，上下表面属于剪切工作模式，齿部属于挤压工作模式，于是可以产生较强的阻尼力。

同时，第一主动齿轮11与第二主动齿轮13同轴，第一从动齿轮12、第二从动齿轮14、内啮合小齿轮5同轴，直流电机与第一主动齿轮11的轴固定连接，直流电机可以驱动第一主动齿轮11转动；第一主动齿轮11可以与第一从动齿轮12配合，第二主动齿轮13可以与第二从动齿轮14配合，但在工作过程中，只允许其中一对齿轮配合，第一从动齿轮12直径较第二从动齿轮14大，且齿数比其多，可以实现更大的减速。

当悬架的簧载质量与非簧载质量进行分离运动时，悬架控制系统给直流电机通电，使其顺时针方向转动，于是电机驱动第一主动齿轮11、第二主动齿轮13转动，从而驱动第一从动齿轮12、第二从动齿轮14、内啮合小齿轮5的轴转动，进而依次驱动主动锥齿轮17、从动锥齿轮18转动，从而驱动作动器输出轴9产生向下的直线运动，产生悬架工作所需的向下的作动力。

2、当悬架的簧载质量与非簧载质量进行相对运动时：

汽车悬架装置控制系统根据振动信号给旋转磁流变阻尼器励磁线圈7施加一定大小的电流，从而使磁流变液由牛顿体变为宾汉流体；簧载质量与非簧载质量的相对运动，使阻尼器外壳(即旋转轴套1)对滚珠丝杆(即旋转轴3)施加力的作用，从而使其产生逆时针方向旋转运动，旋转轴3与齿状盘5固定连接，带动其逆时针方向转动，从而齿状盘5在固化的磁流变液中逆时针方向运动，齿状盘5上下表面与齿部都可以产生阻尼力，上下表面属于剪切工作模式，齿部属于挤压工作模式，于是可以产生较强的阻尼力。

其机械传动系统的啮合传动关系与前述相同。

当悬架的簧载质量与非簧载质量进行相对运动时，悬架控制系统给直流电机通电，使其逆时针方向转动，于是电机驱动第一主动齿轮11、第二主动齿轮13转动，从而驱动第一从动齿轮12、第二从动齿轮14、内啮合小齿轮5的轴转动，进而依次驱动主动锥齿轮17、从动锥齿轮18转动，从而驱动作动器输出轴9产生向上的直线运动，产生悬架工作所需的向上的作动力。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽车悬架装置，包括弹簧、作动器、阻尼器、簧载质量和非簧载质量；所述的阻尼器采用旋转磁流变阻尼器，其包括缸筒(4)、旋转盘、旋转轴(3)、旋转轴套(1)和励磁线圈(7)，所述旋转盘设置在缸筒(4)内，旋转盘固定安装在旋转轴(3)上；旋转轴(3)的一端伸出缸筒(4)；所述的旋转轴套(1)套在旋转轴(3)的伸出端上；其特征在于：所述的旋转盘为齿状盘(5)，所述齿状盘(5)的圆周上分布朝圆心方向凹陷的凹槽齿形。

2.按照权利要求1所述的汽车悬架装置，其特征在于：所述的励磁线圈(7)通过线圈支架安装在缸筒(4)上。

3.按照权利要求1所述的汽车悬架装置，其特征在于：所述的齿状盘(5)为平行的多件，相邻齿状盘(5)间隔一定距离；在相邻齿状盘(5)之间，设置分区板(6)，所述分区板(6)固定在缸筒(4)的内壁上。

4.按照权利要求1所述的汽车悬架装置，其特征在于：分别在旋转轴套(1)的内表面和旋转轴(3)伸出端的外圆表面设有相对应的螺旋槽，在螺旋槽内设有滚珠(2)。

5.按照权利要求1所述的汽车悬架装置，其特征在于：所述的作动器采用机电作动器；所述的机电作动器设有直流电机，所述的直流电机通过机械传动机构驱动作动器输出轴(19)。

6.按照权利要求5所述的汽车悬架装置，其特征在于：所述的机械传动机构设有行星轮系，所述的行星轮系包括内啮合小齿轮(15)和内啮合齿圈(16)；所述的内啮合小齿轮(15)与行星架连接。

7.按照权利要求6所述的汽车悬架装置，其特征在于：所述的机械传动机构还设有两级变速齿轮传动机构，所述的两级变速齿轮传动机构包括同轴安装的第一主动齿轮(11)和第二主动齿轮(14)；还包括同轴安装的第一从动齿轮(12)和第二从动齿轮(13)；安装第一从动齿轮(12)和第二从动齿轮(13)的轴的一端与所述的内啮合小齿轮(15)连接；在第一种速度状态下，所述的第一主动齿轮(11)与第一从动齿轮(12)啮合；在第二种速度状态下，所述的第二主动齿轮(14)与第二从动齿轮(13)啮合。

8.按照权利要求6所述的汽车悬架装置，其特征在于：所述的行星架中心轴端部设置主动锥齿轮(17)，主动锥齿轮(17)与从动锥齿轮(18)啮合；所述的从动锥齿轮(18)安装在作动器输出轴(19)上。

9.按照权利要求8所述的汽车悬架装置，其特征在于：所述的从动锥齿轮(18)与作动器输出轴(19)采用滚珠丝杆配合，所述的滚珠丝杆的结构是分别在从动锥齿轮(18)的内孔表面和作动器输出轴(19)的外表面上设置相对应的螺旋槽，在螺旋槽内设有滚珠。