本发明涉及一种变刚度横向稳定装置及使用该横向稳定装置的汽车。
背景技术：
汽车的横向稳定杆是在车辆侧倾时，增大车身的抗侧倾力矩，减小车身的侧倾角度，增强车辆的行驶稳定性。然而，普通的横向稳定杆与车架和车桥几乎是固连在一起的，横向稳定杆自身的侧倾角刚度是不变的，在设计横向稳定杆时，侧倾角刚度通常是按最大侧倾角来匹配的，所以在车辆小侧倾时，横向稳定杆的较大侧倾角刚度实际上会降低车辆行驶平顺性。
在申请公布号为CN104369640A的中国发明专利申请中公开的汽车上设有变刚度的横向稳定装置，该横向稳定装置包括设置在车桥上的横向稳定杆，横向稳定杆整体上呈U型，横向稳定杆的两支臂分别铰接有吊杆，吊杆上铰接有摇臂，摇臂的远离吊杆的一端铰接在车架上，摇臂的铰接中心轴线和吊杆与支臂铰接处的铰接中心轴线均沿车体宽度方向延伸，车架上固设有橡胶挡块，摇臂上具有用于在摇臂转动至设定位置时与橡胶挡块顶推配合的顶推面，在摇摆转动至上述设定位置前于顶推面和橡胶挡块之间留有活动间隙。
当车辆行驶于不平整路面时，车架产生微小侧倾，车架与车桥之间的相对运动将迫使横向稳定杆产生扭转，扭转的横向稳定杆将通过吊杆驱动摇臂转动，由于活动间隙的存在，在转动至上述设定位置之前，横向稳定杆处于零刚度区，在转动至上述设定位置与橡胶挡块顶推配合时，由于橡胶挡块的弹性变形，横向稳定杆处于低刚度区，在摇臂继续转动至橡胶挡块基本不再压缩变形时，摇臂与车架形成固定装配，横向稳定杆处于高刚度区。当车架产生较小角度的侧倾时，处于零刚度区或低刚度区的横向稳定杆可有效改善车架的平顺性，提高乘车舒适性，当车架产生较大刚度的侧倾时，处于高刚度区的横向稳定杆可有效提高抗侧倾性能，提高乘车安全性。
但是，上述横向稳定装置中完全依靠活动间隙的尺寸及橡胶挡块的性能决定横向稳定装置的变刚度性能，活动间隙对加工精度要求较高，如果希望获得更高的变刚度性能的话，就需要改进橡胶挡块的性能，成本增加较大。另外，这种横向稳定装置中，为保证车身最大侧倾要求，需匹配较粗稳定杆，增加非簧载质量和成本。而且，这种横向稳定装置主要作用实际上是用于提高车辆在小倾角下的稳定性，并不能大幅提高车辆的抗侧倾性能。另外，车辆在急速转弯或车身有较大侧倾时，摇臂会挤压橡胶挡块，由于摇臂端部受力较大，导致橡胶挡块变形大，易损坏。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种结构简单、变刚度调整性能强的变刚度横向稳定装置；同时，本发明还提供一种使用上述变刚度横向稳定装置的汽车。
为实现上述目的，本发明的变刚度横向稳定装置的技术方案是：一种变刚度横向稳定装置，包括用于安装在汽车车桥上的U型的横向稳定杆，横向稳定杆具有左右间隔布置的两支臂，所述两支臂分别通过吊杆组件与汽车车架连接，吊杆组件包括通过球铰结构与相应支臂活动连接的吊杆，吊杆上铰接有吊杆摆臂，吊杆摆臂具有用于转动装配在汽车车架上的转动部，转动部的转动中心轴线和吊杆与吊杆摆臂铰接处的铰接中心轴线并行布置且均沿汽车前后方向延伸。
所述吊杆摆臂与车架之间设有用于在吊杆驱动吊杆摆臂绕所述转动部的转动中心轴线转动时向吊杆摆臂施加缓冲力矩的缓冲件。
所述缓冲件为弹性缓冲件。
所述吊杆摆臂具有布置在转动部的转动中心轴线两侧的两支臂，其中一个支臂与吊杆铰接，另一个支臂与车架之间设有所述的缓冲件，两支臂呈V形布置。
所述吊杆摆臂位于吊杆及横向稳定杆上方。
本发明还提供一种使用上述稳定装置的汽车的技术方案是：一种汽车，包括车架和车桥，车桥和车架之间设有横向稳定装置，横向稳定装置包括安装在所述车桥上的U型的横向稳定杆，横向稳定杆具有左右间隔布置的两支臂，所述两支臂分别通过吊杆组件与车架连接，吊杆组件包括通过球铰结构与相应支臂活动连接的吊杆，吊杆上铰接有吊杆摆臂，吊杆摆臂通过转动部转动装配在车架上，转动部的转动中心轴线和吊杆与吊杆摆臂铰接处的铰接中心轴线并行布置且均沿汽车前后方向延伸。
吊杆摆臂与车架之间设有用于在吊杆驱动吊杆摆臂绕所述转动部的转动中心轴线转动时向吊杆摆臂施加缓冲力矩的缓冲件。
所述缓冲件为弹性缓冲件。
所述吊杆摆臂具有布置在转动部的转动中心轴线两侧的两支臂，其中一个支臂与吊杆铰接，另一个支臂与车架之间设有所述的缓冲件，两支臂呈V形布置。
所述吊杆摆臂位于吊杆及横向稳定杆上方。
本发明的有益效果是：本发明所提供的变刚度横向稳定装置中，通过吊杆摆臂的设计，吊杆摆臂随侧倾的大小转动不同的角度，带动吊杆绕横向稳定杆的端部转动不同的角度，可快速调整横向稳定杆的作用力臂。实现不同车身倾角下的横向稳定杆的变刚度功能，既保证了小侧倾工况下的平顺性，也保证大侧倾下的车辆稳定性。这种通过结构设计提高横向稳定杆装置的变刚度性能的做法，结构简单，在较低成本下，即可得到较好的变刚度调整性能。
进一步地，在吊杆摆臂与车架之间设置缓冲件，这样可进一步地提高横向稳定装置的变刚度性能。
进一步地，缓冲件为弹性缓冲件，结构设计较为简单，弹性缓冲效果较好，可有效保护吊杆摆臂。
进一步地，吊杆摆臂具有呈V形布置的两支臂，一方面便于实现吊杆摆臂与吊杆及缓冲件的配合，便于设计整体结构布局，另一方面也利用呈V形的两支臂所形成的角度来减少吊杆摆臂占用的空间。
进一步地，吊杆摆臂位于吊杆及横向定位杆的上方，方便布置，可充分利用车架到车桥之间的空隙。
附图说明
图1为本发明所提供的具有变刚度横向稳定装置的汽车的一种实施例的结构示意图（虚线表示吊杆相对于吊杆摆臂的转动部转动以使得作用力臂增大）；
图2为图1的侧视图；
图3为图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明所提供的具有变刚度横向稳定装置的汽车的具体实施例，如图1至图3所示，该实施例中的汽车包括车架5和车桥9，车桥9安装在车轮8上，车架5和车桥9之间设有相应的汽车悬挂7，汽车悬挂7的结构与现有技术中汽车悬挂的结构相同，在此不再赘述。
为改善汽车防侧倾性能，提高稳定性，车桥9和车架5之间设有横向稳定装置，横向稳定装置包括安装在车桥9上的横向稳定杆1，横向稳定杆1整体上呈U型，横向稳定杆1包括中心杆件和位于两端的两支臂11，中心杆件沿左右方向即汽车左右宽度方向延伸，两支臂则沿左右方向间隔布置，横向稳定杆1的中心杆件通过旋转副铰接在车桥9上，每个支臂分别通过吊杆组件与车架8连接，吊杆组件包括通过球铰结构与支臂11的端部活动连接的吊杆2，吊杆2上铰接有吊杆摆臂3，吊杆摆臂3通过转动部转动装配在固定支架4上，固定支架4固定设置在车架5上，上述转动部的转动中心轴线和吊杆与吊杆摆臂铰接处的铰接中心轴线并行布置且均沿车架前后方向延伸。
本实施例中，吊杆摆臂3通过转动部转动装配在固定支架4上，吊杆摆臂3具有布置在转动部的转动中心轴线两侧的两支臂，两支臂呈V形布置，本实施例中，两支臂的夹角为钝角，其中一个支臂与吊杆2铰接以实现吊杆2与吊杆摆臂的铰接装配，另一个支臂与车架之间设有缓冲件，缓冲件用于在吊杆驱动吊杆摆臂绕上述转动部的转动中心轴线转动时向吊杆摆臂施加缓冲力矩，本实施例中的缓冲件为弹性缓冲件，具体为摆臂弹簧6，摆臂弹簧6向吊杆摆臂3施加的转动力矩的方向与吊杆2向吊杆摆臂3施加的转动力矩的方向相反。
本实施例中，通过吊杆摆臂的设计，使吊杆摆臂3随侧倾的大小转动不同的角度，带动吊杆2绕横向稳定杆的端部转动不同的角度，可快速调整横向稳定杆的作用力臂，有效实现不同车身倾角下的横向稳定杆的变刚度功能，既保证小侧倾工况下的平顺性，也保证大侧倾下的车辆稳定性。而且，当吊杆摆臂向外转动而带动吊杆向外扩张时，可快速增加横向稳定杆的力作用臂，从而快速增加横向稳定杆的角刚度。
相比于现有技术中主要依靠材料来调整横向稳定装置刚度的形式，这种通过结构创新来调控横向稳定装置刚度的结构更为简单、成本也相对较低，也适合于工业化生产。
以本实施例为例，当车辆向右转弯时，车架将向左侧倾斜，左侧的悬挂受压，右侧悬挂受拉，如显示汽车左侧的图1所示，车轮8为左侧车轮，当车架产生对应于左侧悬挂受压、右侧悬挂受拉的较大侧倾时，车架5与车桥9之间的相对位位移增大，即车架5向下移动，如图1中虚线所示，吊杆摆臂跟随车架向下移动，摆臂弹簧6受压，使得吊杆摆臂3的与吊杆2铰接的一端上摆，横向稳定杆通过吊杆向吊杆摆臂施加的转动作用力相对于吊杆摆臂的转动部的作用力臂增大，使得横向稳定杆产生较大的抗侧倾力矩。当车辆向左转弯时，工作过程与车辆向右转弯相似，在此不再赘述。本实施例所提供的横向稳定杆通过吊杆组件与车架连接，通过吊杆摆臂有效扩大了吊杆在转动幅度，扩大了吊杆的力作用臂的变化范围，不仅扩大了刚度变化范围，还可有效提高横向稳定杆的整体抗侧倾的能力。
本实施例中，吊杆通过球铰结构与支臂的端部活动连接，该球铰结构主要用于满足吊杆下端跟随支臂在沿前后方向延伸的竖向平面内摆动、吊杆上端则跟随吊杆摆臂在沿左右方向延伸的竖向平面内摆动的活动要求，通过球铰结构使得支臂、吊杆、吊杆摆臂形成空间连杆结构。在其他实施例中，凡是能够满足吊杆下端跟随支臂在沿前后方向延伸的竖向平面内摆动、吊杆上端则跟随吊杆摆臂在沿左右方向延伸的竖向平面内摆动的活动要求的活动连接结构都属于球铰结构的等同替换，将落入本专利的保护范围内。
本实施例中，缓冲件为弹性缓冲件，弹性缓冲件具体为摆臂弹簧。在其他实施例中，弹性缓冲间也可为橡胶衬套，橡胶衬套可直接硫化在固定支架上，橡胶衬套与吊杆摆臂顶压接触，利用橡胶衬套自身的弹性变形性能，提高整个横向稳定装置的变刚度性能。当然，缓冲件也可为其他结构的缓冲件，如采用气缸结构来作为缓冲件。
具体使用时，摆臂弹簧或橡胶衬套的一端通过螺栓固定在车架上或吊杆摆臂上、另一端可悬空或者是连接到吊杆摆臂或车架上。当摆臂弹簧或橡胶衬套的一端悬空时，在吊杆摆臂受到车桥倾斜摆动产生的冲击时，吊杆摆臂的一端迅速接触橡胶衬套或摆臂弹簧的悬空的一端，缓冲产生的冲击。
本实施例中，吊杆摆臂具有呈V形布置的两支臂，一方面便于实现吊杆摆臂与吊杆及缓冲件的配合，便于设计整体结构布局，另一方面也利用呈V形的两支臂所形成的角度来减少吊杆摆臂占用的空间。在其他实施例中，吊杆摆臂也可为直杆结构。本实施例中，在吊杆摆臂与车架之间设有缓冲件，这样可以进一步地提高横向稳定装置的变刚度性能。在其他实施例中，也可以省去缓冲件，仅利用吊杆摆臂来改善横向稳定装置的变刚度性能。
本实施例中，吊杆摆臂位于吊杆及横向定位杆的上方，方便布置，可充分利用车架到车桥之间的空隙。在其他实施例中，也可将吊杆摆臂布置在于吊杆及横向稳定杆左右水平旁侧位置处。
本发明还提供一种变刚度横向稳定装置的实施例，该实施例中的横向稳定装置的结构与上述汽车实施例中的横向稳定装置的结构相同，在此不再赘述。