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：

本实用新型的目的是提供一种悬架系统，用以解决现有技术中悬架系统不能根据路况及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，本实用新型采用如下技术方案：

一种悬架系统，包括车桥，还包括中心轴线沿上下方向延伸的、一端用于与车架铰接、另一端与车桥铰接的弹性元件和轴线沿前后方向延伸的、一端与车桥铰接、另一端用于与车架铰接的摆杆，所述弹性元件与车桥的铰接轴线、摆杆与车桥的铰接轴线同轴或者平行且均与车桥的轴线平行，所述摆杆的用于与车架铰接的一端与车架铰接后低于其与车桥铰接的一端，所述摆杆能够绕其与车架铰接的一端摆动且与水平面形成夹角a，所述弹性元件能够绕其与车架铰接的一端摆动且其中心轴线与所述摆杆形成平面夹角或者异面夹角b，所述平面夹角或者异面夹角b的大小为0～90°。

所述弹性元件的中心轴线与摆杆位于同一平面内，所述弹性元件的与车桥铰接的一端与摆杆的与车桥铰接的一端分别铰接在车桥的同一位置处。

还包括阻尼器，所述阻尼器包括用于与车架固连的缸体，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，所述悬架系统包括车桥，还包括中心轴线沿上下方向延伸的、一端与车架铰接、另一端与车桥铰接的弹性元件和轴线沿前后方向延伸的、一端与车桥铰接、另一端与车架铰接的摆杆，所述弹性元件与车桥的铰接轴线、摆杆与车桥的铰接轴线同轴或者平行且均与车桥的轴线平行，所述摆杆与车架铰接的一端与车架铰接后低于其与车桥铰接的一端，所述摆杆能够绕其与车架铰接的一端摆动且与水平面形成夹角a，所述弹性元件能够绕其与车架铰接的一端摆动且其中心轴线与所述摆杆形成平面夹角或者异面夹角b，所述平面夹角或者异面夹角b的大小为0～90°。

所述弹性元件的中心轴线与摆杆位于同一平面内，所述弹性元件的与车桥铰接的一端与摆杆的与车桥铰接的一端分别铰接在车桥的同一位置处。

还包括阻尼器，所述阻尼器包括与车架固连的缸体，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。

根据权利要求7所述的车辆，其特征在于：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。

本实用新型的有益技术效果：本实用新型的悬架系统包括弹性元件、摆杆，车桥的轴线沿左右方向延伸，弹性元件的中心轴线沿上下方向延伸，摆杆的轴线沿前后方向延伸，该悬架系统使用时，弹性元件的两端分别与车桥和车架铰接，弹性元件与车架铰接的一端为固定端，与车桥铰接的一端为活动端；摆杆的两端分别与车桥和车架铰接，摆杆与车架铰接的一端为固定端，与车桥铰接的一端为活动端，摆杆的固定端低于其活动端，摆杆与水平面形成夹角a，弹性元件的中心轴线与摆杆形成平面夹角或者异面夹角b，所述平面夹角或者异面夹角b的大小为0～90°，当车桥上下移动时，弹性元件和摆杆能够同时绕各自的固定端转动，夹角a和夹角b能够同时增大或者同时变小，根据车桥的受力分析得出，车辆的悬架刚度当a和b同时增大时，悬架刚度增大，当a、b同时减小时，悬架刚度减小，且摆杆和弹性元件能够伴随车桥的上下移动而转动，弹性元件和摆杆转动时，a和b同时变化进而悬架刚度也跟着变化，响应迅速不延迟，且本实用新型的结构简单，安装时仅需将弹性元件、摆杆的两端分别与车桥和车架铰接即可，方便安装提高生产效率。

作为本实用新型的进一步改进，摆杆和弹性元件铰接在车桥的同一位置处，摆杆对车桥的作用力和弹性元件对摆杆的作用力作用在车桥的同一位置处，减少车桥受到的剪切力。

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、摆杆与阻尼器联合作用，当车桥上下跳动时，弹性元件和摆杆改变悬架的刚度，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是本实用新型车辆的实施例1的简化示意图；

图2是本实用新型车辆的实施例1中阻尼器的简化示意图；

图3是本实用新型车辆的实施例1中车桥的受力分析图；

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

具体实施方式

本实用新型车辆的实施例1，如图1、图2所示，包括车架1和悬架系统，车架1用来承载车身重量，悬架系统安装在车架上。悬架系统包括轴线沿左右方向延伸的车桥4，还包括弹性元件、阻尼器和摆杆3，弹性元件为连接在车架1与车桥4之间的螺旋弹簧2，螺旋弹簧2倾斜设置且中心轴线从上至下向后倾斜，其上端与车架1铰接，下端与车桥4铰接，铰接轴线与车桥的轴线平行。当车桥4上下移动时，螺旋弹簧2绕其上端摆动，称螺旋弹簧2的上端为固定端，称螺旋弹簧2的下端为活动端。

摆杆3的前端与车架1铰接，后端与车桥4铰接，铰接轴线均与车桥的轴线平行。摆杆3与车架和车桥铰接后，摆杆的前端低于后端高度，摆杆3与水平面之间形成一个夹角a，夹角a为锐角。当车桥4相对车架向上跳动时，摆杆3绕其前端铰接轴线向上摆动，夹角a增大；当车桥相对车架向下跳动时，摆杆3绕其前端铰接轴线向下摆动，夹角a减小。摆杆的前端可视为固定端，后端可视为活动端。

螺旋弹簧2的中心轴线与摆杆3处于同一平面内，车桥上固设有铰接支架，螺旋弹簧与摆杆均通过铰接支架与车桥实现铰接，保证螺旋弹簧2与摆杆3铰接在车桥的同一位置处，螺旋弹簧与车桥的铰接轴线、摆杆与车桥的铰接轴线同轴。螺旋弹簧2的中心轴线与摆杆3形成平面夹角b，平面夹角b大小为0～90°。在其他实施例中，螺旋弹簧的中心轴线与摆杆的轴线可以异面，螺旋弹簧与车桥的铰接轴线、摆杆与车桥的铰接轴线两者平行，螺旋弹簧与摆杆分别与车桥的不同位置铰接，螺旋弹簧的中心轴线与摆杆的轴线形成异面夹角b，夹角b的大小为0～90°。

阻尼器为空气阻尼器，包括缸体5，缸体5与车架1连接，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5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。

正常状态下，车辆的车桥4会受到地面向上的作用力F_N、摆杆3斜向前的拉力F_L、螺旋弹簧2斜向下的弹力F_S，通过受力分析，如图3中，平移后，弹力F_S、拉力F_L、作用力F_N可围成一个三角形，其中，拉力F_L、作用力F_N所在线段形成夹角c，弹力F_S与拉力F_L所在线段形成夹角d，摆杆3与水平面之间的夹角为a，摆杆与螺旋弹簧之间的夹角为b，可以得出c＝90-a，d＝b。另外，设：螺旋弹簧2的初始长度为L1，螺旋弹簧2压缩后的瞬时长度为L0，螺旋弹簧2的弹性系数为k；再根据可得出地面对车桥4的作用力F_N与螺旋弹簧2的压缩量(L1-L0)之间的关系式为：

式中：L1-螺旋弹簧2的原始长度，L0-螺旋弹簧2压缩后的瞬时长度，k-螺旋弹簧2的弹性系数；

由此得出车辆的悬架刚度

而阻尼力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。

车辆在行驶过程中，当车辆遇到上凸路面时，车桥4相对于车架1会向上跳动，车桥4上跳会驱动螺旋弹簧2绕其固定端逆时针摆动，摆杆3绕其固定端向上摆动，螺旋弹簧2逆时针摆动的同时长度会缩短，摆杆3与螺旋弹簧2之间的夹角b增大，sin(b)增大，摆杆3与水平线的夹角a增大，cos(a)值减小，综合导致车辆的悬架刚度C增大，即随着车桥上跳量的不断增大，车辆的悬架刚度C也不断增大，这样可减小在车辆过坎时的上跳量，提高行驶平顺性和乘坐舒适性。同时，随着车桥上跳，阻尼器产生的阻尼力随着上车桥跳速度的增大而急剧增大，车辆在遇到大的突起而产生快速上跳时，阻尼器可产生巨大阻尼力而迅速衰减车辆振动，进而保证车桥能够稳定的上移，提高车辆行驶平顺性和乘坐舒适性。

当车辆遇到下凹路面时，车桥4相对于车架1会向下跳动，车桥4下跳会驱动螺旋弹簧2绕其固定端顺时针摆动，摆杆3绕其固定端向下摆动，螺旋弹簧2顺时针摆动的同时长度会伸长；螺旋弹簧的中心轴线与摆杆3的夹角b减小，sin(b)减小，摆杆3与水平线的夹角a减小，cos(a)值增大，使得车辆悬架刚度C减小，从而会导致车桥快速下跳；随着车桥下跳速度增大，阻尼器产生的阻尼力也急剧增大，保证车桥不会产生大幅振动，减弱车辆在通过下凹路面时的振动情况，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，悬架的刚度会实时改变，阻尼器能够快速衰减路面激励引起的车辆振动，提高车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性。

本实施例中，摆杆的固定端位于活动端的前方，螺旋弹簧的中心轴线从上至下逐渐向后倾斜，螺旋弹簧的固定端位于活动端的前方，在其他实施例中，摆杆的固定端可以位于活动端的后方，螺旋弹簧的中心轴线从上至下逐渐向前倾斜，螺旋弹簧的固定端位于活动端的后方。其他实施例中，阻尼器可以省去。阻尼器还可以为油阻尼器或者磁流变减振器。螺旋弹簧还可以替换为气弹簧或者气囊。缸体可以与车架固连，也可以两端分别与车架铰接。

本实用新型悬架系统的实施例，该悬架系统如上述，为避免重复，在此不做赘述。