专利名称：大角度摆臂式减震悬架装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车辆减震装置，更具体地说就是车辆向前行使时的大角度摆臂式减震悬架装置。
背景技术：
在现有技术中，车辆减震形变运动是沿铅垂方向，以减小垂直方向上的颠簸。当车辆在快速行驶时，遇到凹凸路面颠簸会非常强烈，往往需要放慢车速以减小颠簸，或增加轮径以降低颠簸。
实用新型内容本实用新型解决了背景技术快速行驶时遇到凹凸路面减震效果差的技术问题。
本实用新型的技术解决方案是一种大角度摆臂式减震悬架装置，包括电机传动轴2及与车体固连的电机3，所述电机传动轴2通过两个电机端盖13、15的轴承支撑，其特殊之处在于所述电机传动轴2的一端与传动齿轮10固连，其伸出刹车片1的另一端与发动机连接，所述的刹车片1与电机传动轴2固连；减震臂11与轮轴5固连，并与减震臂轴12相连接；轮鼓9通过轮鼓轴承7与轮轴5连接，轮鼓9与传动齿轮10内齿齿合；减震扭转弹簧14一端的二个扭转杆16分别插于电机端盖15的二个孔中，其另一端的两个扭转杆17分别插入减震臂11的两个孔中。
上述减震臂11与水平夹角α在0°～90°减震变化。
上述减震臂11与水平静态夹角α在45°～75°为佳。
上述二个扭转杆16、17以分别对称设置于减震扭转弹簧14端头为佳；扭转弹簧14可为双头、三头或多头扭转弹簧。
上述减震臂11的扭转杆17的插孔以位于减震臂11的轴线上为佳。
上述护盖6可与减震臂11固连，且以轮轴5为圆心，与轮鼓9间隙配合。护盖6以轻薄护板为佳。
上述刹车片1可与电机传动轴2固连；电机传动轴2的一端可与传动齿轮10固连，伸出刹车片1的另一端与发动机连接。
上述轮鼓9可采用带轴套的轮鼓，橡胶轮8套于其上。
上述轮鼓9的内齿为金属或非金属材料均可。
上述减震臂11的减震臂轴12可以是与电机端盖13固连为一体或为一次成型的一体结构；电机3以采用无刷直流调速电机为佳。
本实用新型具有以下优点1.减震臂摆动角度大，未设置阻尼装置，结构简单，减震效果好，转动惯量更小；静态摆臂角度下移至45°～75°，也使减震效果更好。
2.轮鼓与传动齿轮内齿齿合，轮鼓中未设置制动装置，使得车轮等效质量大大减小；轮鼓内齿齿合传动，与链传动、带传动相比安全性好；与轴传动相比可降低车轮等效质量；轮鼓自带轮轴轴套，仅端头可用一个开口螺母锁紧，避免现有固定轮鼓时的几个螺栓的重量。
3.减震扭转弹簧在扭转弹簧每个端头对称设两个扭转杆，使得扭转弹簧无论扭转角度如何都不会产生靠向弹簧轴或电机的径向力，亦无噪音。采用双头扭转弹簧，与单头扭转弹簧相比，钢度更大，更适应与电机较大的直径及长度相配合。需要时，双头扭转弹簧可增加至三头或多头等，形成系列的多头扭转减震弹簧。
4.本实用新型容易实现各个轮子的制动或电动或机动完全独立，可有效实现转弯姿态控制，提高转弯的稳定性。
5.本实用新型有效地避免了谐振问题，简化了结构，改善了减震性能。
6.减震臂与水平面的夹角为α，车轮遇到障碍物的冲击力f与水平面的夹角为β，当α+β增大到90°时，障碍物作用于车轮的力f的分力f2＝0，减震性能会得到最佳程度改善。α+β继续增大，阻碍冲击力f2方向变反，这时障碍物已经很小，橡胶轮的缓冲吸收已能有效改善震动冲击，综合效果较好。
7.当车辆启动加速时，车体不产生刚性冲击，当车辆制动刹车时，车体相对车轮可向前弹性缓冲，使制动有效平稳；四轮独立电动制动可避免乘客在车辆启动停止时的后仰及点头等不适感觉。
8.传动齿轮与轮鼓内齿齿合传动，使本实用新型①结构简单，受力合理；②重量轻、钢度好、可靠性高；③将刹车移至电机轴伸上，降低车轮等效重量。电机传动轴与发动机连接，可实现机动、电动的协调配合工作。如等力矩机动和不等力矩的电制动实现车辆转弯的姿态控制。
9.无径向力的减震扭转弹簧可实现双向平滑减震，减震扭转惯量更小。采用双头或多头扭转弹簧，可增加弹簧的钢度，而不限制电机轴径及长度，与电机适配更恰当。
10.与轮鼓间隙配合的防护轻薄护板，能有效解决行星齿轮传动中异物的串入问题。
11.减震臂上的扭转杆插孔在减震臂的轴线上，结构紧凑，重量轻。
总之，本实用新型可使各个轮子的制动或电动或机动完全独立，可有效实现转弯姿态控制，提高转弯的稳定性。如车辆转弯时，控制弯内车轮制动增强，使弯内车体高度降低，可减小车辆因转弯而产生的惯性离心力。本实用新型有效地避免了谐振问题。由于减震臂11与水平夹角α在0°～90°之间大角度变化，使车体这一垂直重量的减震形变谐振频点大范围地变化着，所以不易谐振，可去掉为克服谐振的阻尼装置，简化了结构，改善了减震性能。采用本实用新型减震装置，当车辆启动加速时，车体不产生刚性冲击，当车辆制动刹车时，车体相对车轮可向前弹性缓冲，使制动有效平稳；四轮独立电动制动可避免乘客在车辆启动停止时的后仰及点头等不适感觉。
图1-3分别为本实用新型的受力分析示意图；图4为本实用新型实施例的结构示意图。
附图标号说明1-刹车片，2-电机传动轴，3-无刷直流调速电机，4-减震臂轴承，5-轮轴，6-护盖，7-轮鼓轴承，8-橡胶轮，9-轮鼓，10-传动齿轮，11-减震臂，12-减震臂轴，13-电机端盖，14-减震扭转弹簧，15-电机端盖，16-扭转杆，17-扭转杆，18-障碍物，19-车轮。
具体实施方式
本实用新型是为减小车辆快速向前行驶时遇到凹凸路面产生颠簸而提出的一种全新减震理论，并提供一种减震装置。其是改变单一垂直方向减震形变运动而引入重要的水平减震概念，具体是将垂直减震形变运动与水平减震形变运动相结合的减震装置，使得车轮减震臂11从水平面上下小角度变化变为向下旋转，使其在0 °～90°的大角度变化，即车轮以减震臂轴12为圆心沿减震臂11为半径向后向上或向下向前的弧线运动减震方式，如图2所示。车体、车轮、减震臂11、减震弹簧及链传动、带传动或齿轮传动等传动装置组成主动轮减震装置，其减震臂11长度可以大于、等于或小于车轮半径的适当长度，具体视车辆轴矩及路况等确定。
参见图1，车辆向前快速行驶时，遇到凹凸路面或凸起高台时所感受到的颠簸震动作用主要有二个力，一是f1减震冲击力，二是f2阻碍冲击力，阻碍冲击力f2是感觉更为明显的一种冲击力。其中f1＝ma，m为车轮总成等效质量，a为车轮加速度。即车速越高，遇到障碍时车轮速度变化越剧烈。加速度a越大，使减震冲击力f1越大；车轮质量m越大，要求减震冲击力f1越大，造成或要求障碍物作用于车轮的力f越大，阻碍冲击力f2也就随之越大，阻碍冲击力f2就是作用在车体上的刚性冲击震动力。如作用于减震弹簧上的减震冲击力f1较大时，车轮m适应路面的加速度a就较大，车轮跟随路面的能力增强，也就叫路面的附着力强，车辆高速行驶的稳定性增强。
参见图2、3，忽略各种静力作用，车轮遇到障碍瞬间的动态受力情况分析如下
当车轮绕减震臂轴12下移与水平夹角α从0°增大时，其障碍物18作用于车轮19的力f之分力阻碍冲击力f2将减小，车体受到的冲击震动就会减小。
即f2＝f1ctg(α+β)因减震臂11摆臂短，摆动角度大，无须阻尼装置，简化了结构，减小了转动惯量，减震更好；静态摆臂角度下移至45°～75°时，减震效果最佳。如附表中，β＝15°时，α＝0°时，f2＝13.928mv/t，α＝45°时，f2＝0.644mv/t，α＝60°时，f2＝0.268mv/t，α＝75°时，f2＝0mv/t，可见α＝45°时，冲击力f2减小到1/22；当α＝60°时，冲击力f2可减小到1/52；当α＝75°时，冲击力f2减小到0。
参见图4，轮鼓9与传动齿轮10内齿齿合，轮鼓9中未设置制动装置，使得车轮等效质量大大减小；轮鼓9内齿齿合传动，与链传动、带传动相比结构简单，质量轻，安全性好；与轴传动相比可降低车轮等效质量；轮鼓9自带轮轴5轴套，仅端头可用一个开口螺母锁紧，避免现有固定轮鼓9时的5个左右的螺栓等重量。减震扭转弹簧14在扭转弹簧14每个端头对称设两个扭转杆，使得扭转弹簧14无论扭转角度如何都不会有靠向弹簧轴的径向力，亦无噪音。采用双头扭转弹簧14，与单头扭转弹簧14相比，钢度更大，更适应与电机较大的直径及长度相配合。如有必要，双头扭转弹簧14可增加至三头、四头、五头、六头等，形成系列的多头扭转减震弹簧。护盖6与减震臂11固连，以轮轴5为圆心，其可采用轮鼓9间隙配合的轻薄护板。
图3中的α+β增大到90°时，则障碍物作用于车轮的力f分力f2＝0，减震性能会得到最佳程度改善。α+β继续增大，阻碍冲击力f2方向变反，这时障碍物已经很小，橡胶轮8的缓冲吸收已能有效改善震动冲击，综合效果较好。α+β增大有两个因素，一个是减震臂11与水平夹角α增大，另一个是阻碍物h减小。如附表所示
当车轮触及障碍物时，减震臂11与水平夹角α在45°～75°之间时，减震效果最好。如照顾大障碍的减震，应设减震臂11与水平夹角α在75°附近，如照顾小障碍物的减震，应设减震臂11与水平夹角α在45°附近。
设车体行驶速度为V，车轮遇到障碍时刻速度为V2，车轮沿减震臂11方向瞬时分速度为V1，车轮的水平分量为Vx，垂直分量为Vy，车轮速度V2与垂直分量Vy的夹角为β，分析计算如下V1=Vcosαsin(α+β)=V1V2cosβ7=VyV2]]>Vy=V2cosβ=V1·cosβsin(α+β)=V·cosβ·cosαsin(α+β)]]>同样可知Vx=V·sincβ·cosαsin(α+β)]]>
其中V-Vx为车轮水平速度变化，完全靠轮子本身缓冲吸收；Vy为车轮垂直速度变化，它与车轮加速度密切相关，考虑车轮橡胶缓冲时间t，则垂直加速度ay≈vy/t取ay＝vy/t，则f1＝may/cosα即f2=f1ctg(α+β)=mvy/tcosα·ctg(α+β)]]>或f2=cosβ·cos(α+β)sin2(α+β)·mt·v]]>如附表知，车轮等效质量m增加一倍，相同车速V情况下，阻碍冲击力f2就会增加一倍；速度V增加一倍，阻碍冲击力f2也增加一倍。但这些增加和减小相对减震臂11与水平夹角α变化的影响来讲都变为次要的。因为α+β为90°时，其冲击力为零。本实用新型设计中尽量减轻车轮等效质量。
参见图2，本实用新型刹车片1，与电机传动轴2固连，用于机械制动；电机传动轴2，通过电机两个端盖13、15上的轴承支撑，是一根通轴，它与电机的永磁体固连，一端与传动齿轮10固连；伸出刹车片1的另一端可以与发动机连接，传递发动机动力，实现电动加机动的混合动作；无刷直流调速电机3，与车体固连，是车轮转动的动力，可宽范围调速及回馈电制动；减震臂轴承4，设置于电机端盖13上，实现减震臂11的摆动；轮轴5，与减震臂11固连，实现车轮绕轮轴5转动；护盖6，与减震臂11固连，防止异物进入，破坏齿合传动；轮鼓轴承7，即车轮轴承，其内套与轮轴5连接，外套与轮鼓9连接，配合一起实现车轮高速高效转动；橡胶轮8，紧套于轮鼓9上，可以是充气的，也可以是非充气防钉的，如聚氨酯、防弹金属材料等，实现车轮与障碍物接触瞬间的速度剧变的缓冲，这里仅考虑车轮等效质量m的速度剧变的缓冲，其径向厚度较小；轮鼓9，安装在轮轴5上，包含内齿实现齿合传动，轮鼓9内齿可为金属或非金属材料，如无需润滑的高分子材料，包含轴套，并绕轮轴5转动；传动齿轮10，与电机传动轴2固连，实现由电机与轮鼓9的双向传动；减震臂11，与减震臂轴12连接，依减震臂轴12为转动轴线，实现车轮、轮轴5扭转弹簧之间的动态力的变形与传递；减震臂轴12，与电机端盖13为一体，实现车体与车轮之间的承重支撑，完成减震臂11摆动轴功能，还完成电机传动轴2通过轴承的同轴连接；电机端盖13、15，它与车体固连；减震扭转弹簧14，其一端的二个扭转杆插入电机端盖15的二个孔中，另一端的两个扭转杆与减震臂11连接，实现车轮通过减震臂11绕减震臂轴12大角度摆动减震缓冲，间隔180°的两个扭转杆16、17，可避免扭转弹簧14在电机3壳体上可能施加的径向力；电机端盖13、15与电机3连接，电机端盖13、15一起与车体固定。
权利要求1.一种大角度摆臂式减震悬架装置，包括电机传动轴(2)及与车体固连的电机(3)，所述电机传动轴(2)通过两个电机端盖(13)、(15)的轴承支撑，其特征在于所述电机传动轴(2)的一端与传动齿轮(10)固连，其伸出刹车片(1)的另一端与发动机连接，所述的刹车片(1)与电机传动轴(2)固连；减震臂(11)与轮轴(5)固连，并与减震臂轴(12)相连接；轮鼓(9)通过轮鼓轴承(7)与轮轴(5)连接，轮鼓(9)与传动齿轮(10)内齿齿合；减震扭转弹簧(14)一端的二个扭转杆(16)分别插于电机端盖(15)的二个孔中，其另一端的两个扭转杆(17)分别插入减震臂(11)的两个孔中。
2.根据权利要求1所述的大角度摆臂式减震悬架装置，其特征在于所述的减震臂(11)与水平夹角α在0°～90°减震变化。
3.根据权利要求1所述的大角度摆臂式减震悬架装置，其特征在于所述的减震臂(11)与水平静态夹角α在45°～75°。
4.根据权利要求1或2或3所述的大角度摆臂式减震悬架装置，其特征在于所述的二个扭转杆(16)、(17)分别对称设置于减震扭转弹簧(14)端头；所述的扭转弹簧(14)为双头、三头或多头扭转弹簧。
5.根据权利要求4所述的大角度摆臂式减震悬架装置，其特征在于所述减震臂(11)的扭转杆(17)的插孔位于减震臂(11)的轴线上。
6.根据权利要求5所述的大角度摆臂式减震悬架装置，其特征在于所述护盖(6)与减震臂(11)固连，且以轮轴(5)为圆心，与轮鼓(9)间隙配合。
7.根据权利要求6所述的大角度摆臂式减震悬架装置，其特征在于所述的刹车片(1)与电机传动轴(2)固连；所述电机传动轴(2)的一端与传动齿轮(10)固连，伸出刹车片(1)的另一端与发动机连接。
8.根据权利要求7所述的大角度摆臂式减震悬架装置，其特征在于所述的轮鼓(9)为带轴套的轮鼓，橡胶轮(8)套于其上。
9.根据权利要求8所述的大角度摆臂式减震悬架装置，其特征在于所述轮鼓(9)的内齿为金属或非金属材料。
10.根据权利要求9所述的大角度摆臂式减震悬架装置，其特征在于所述的减震臂(11)的减震臂轴(12)是与电机端盖(13)固连为一体或为一次成型的一体结构；所述的电机(3)为无刷直流调速电机。
专利摘要一种大角度摆臂式减震悬架装置，其电机与车体固连，电机传动轴的一端与传动齿轮固连，其伸出刹车片的另一端与发动机连接，刹车片与电机传动轴固连；减震臂与轮轴固连，并与减震臂轴相连接；轮鼓通过轮鼓轴承与轮轴连接，轮鼓与传动齿轮内齿啮合；减震扭转弹簧一端的二个扭转杆分别插于电机端盖的二个孔中，其另一端的两个扭转杆插入减震臂的两个孔中。本实用新型显著改善了背景技术中车辆快速向前行驶时遇到凹凸路面的颠簸；容易实现车辆四轮独立电动或制动，其可有效实现转弯姿态控制，提高转弯的稳定性。
文档编号B60G7/02GK2618796SQ03218680
公开日2004年6月2日 申请日期2003年4月2日 优先权日2003年4月2日
发明者马玉林 申请人:西安磁林电气有限公司