一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架

本发明涉及一种能实现弹性元件与阻尼元件集成的轻量化、紧凑型汽车悬架，属于汽车悬架设计。

背景技术：

1、轻量化是目前电动汽车实现节能减排的现实途径，但现有汽车悬架无论是主动悬架还是传统被动悬架其轻量化难以取得显著成效。因此，设计一种能够实现轻量化的新型汽车悬架且可以把弹性元件与阻尼元件集成在一起的新型悬架，一直是实现汽车悬架轻量化的优选方案。目前，商用车为了实现悬架轻量化采用的措施是使用铝合金替换或者对原有结构进行拓扑优化；新能源汽车除了使用这两方面的手段之外，还在通过集成化的方法尝试实现轻量化，但目前乘用车集成化主要针对电驱动系统和动力电池，对悬架部分暂无通过集成化达到轻量化的有效措施。也就是说，当前无论是商用车还是乘用车都对悬架轻量化提出了迫切需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，实现汽车悬架的集成化、轻量化设计，促进传统燃油车节能减排，提高电动汽车的续航里程。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，包括连接盘、上轴承座、活塞杆、密封盖板、工作腔、活塞、阻尼调节板、下轴承座、浮动活塞和圆柱副；其中：所述活塞杆的上端通过底部轴承和上轴承座与连接盘相连，活塞杆的下端经密封盖板伸入至工作腔内，并通过底部轴承和下轴承座与工作腔内的活塞相连，所述浮动活塞位于活塞下方的工作腔内，浮动活塞下方的工作腔为分子弹簧腔，分子弹簧腔内充满水和疏水微孔材料，当受到外部压力时产生非线性弹性力，浮动活塞上方的工作腔为阻尼腔，所述阻尼腔由所述活塞分隔为上阻尼腔和下阻尼腔，所述阻尼腔内充满液压油，当活塞阻尼腔内往复运动时产生阻尼，所述活塞上沿活塞杆的外围设置有若干个阻尼通孔，所述阻尼调节板安装于活塞的下端，可随活塞旋转，所述阻尼调节板上沿活塞杆的外围设置有若干个不同直径的阻尼孔，通过旋转阻尼调节板使不同直径的阻尼孔与活塞上的阻尼通孔联通，所述圆柱副固定连接于工作腔的底部。

4、所述连接盘上端设置有用于和车身(车架)连接的螺柱，螺柱与连接盘通过焊点固连，连接盘圆盘上设置的周向均布的通孔用于和上轴承座固连，并实现对顶部轴承的限位功能。

5、所述上轴承座设置有贯穿上轴承座的中部沉孔，用于顶部轴承的安装以及活塞杆的穿入，周向均布的通孔用于和连接盘固连。

6、所述活塞杆上端设置有第一轴肩、第二轴肩、第三轴肩，第二轴肩与第三轴肩之间的活塞杆设置为方形，通过和阻尼调节板方形孔的配合，可以实现通过阻尼调节杆的转动来调节阻尼流经通道的功能，下端依次穿过密封盖板、活塞、阻尼调节板、底部轴承，止于下轴承座。

7、所述密封盖板包括被活塞杆穿过的中间沉孔，以及用于和工作腔固连周向均布的通孔，沉孔中部沿周向设置有密封盖板密封槽，槽内布置密封圈以实现对活塞杆的密封。

8、所述工作腔内包含阻尼腔、浮动活塞和分子弹簧腔；阻尼腔内充满液压油，随着活塞杆的上下运动，液压油在阻尼通道里流通时就会产生阻尼，从而实现对振动能量的耗散；分子弹簧腔充满水和疏水微孔材料分子弹簧，悬架工作时分子弹簧呈现出高静低动刚度特性；浮动活塞的上下浮动可以避免阻尼腔和分子弹簧腔出现真空。

9、所述活塞设置有绕中心孔均布的通孔，中心孔小直径段中部沿周向设置有活塞杆密封槽，安装密封圈后可以完成对活塞杆的密封；活塞侧表面设置有阻尼腔密封槽，安装密封圈后可以完成活塞对阻尼腔上下部分之间的密封；活塞下表面设置有沿周向布置的用于固定下轴承座的螺纹孔。

10、所述阻尼调节板中心设置有方形通孔，绕通孔周向均三对直径不同的阻尼孔，当不同的阻尼孔与活塞上的阻尼通孔联通时，便可以输出不同的阻尼力，从而实现悬架在不同路面上对相应阻尼力的需求。

11、所述下轴承座成“凸”字形，边缘低厚度区设置有沿周向布置液压油通道和定位通孔，液压油通道用于阻尼腔内液压油的自由流通，定位通孔用于把自身固定到活塞上；中间高厚度取设置有用于安装底部轴承的底部轴承座。

12、所述浮动活塞下表面设置有槽，开槽的目的是降低结构重量，浮动活塞侧表面设置有密封槽，安装密封圈后可以完成阻尼腔与分子弹簧腔的分离，避免液压油与分子弹簧的相互渗透。

13、所述分子弹簧腔包含水和分子弹簧材料组成的分子弹簧，分子弹簧腔可以完成对振动能量的存储与释放，从而实现对振动的隔离。

技术特征：

1.一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，其特征在于：包括连接盘、上轴承座、活塞杆、密封盖板、工作腔、活塞、阻尼调节板、下轴承座、浮动活塞和圆柱副；其中：所述活塞杆的上端通过底部轴承和上轴承座与连接盘相连，活塞杆的下端经密封盖板伸入至工作腔内，并通过底部轴承和下轴承座与工作腔内的活塞相连，所述浮动活塞位于活塞下方的工作腔内，浮动活塞下方的工作腔为分子弹簧腔，分子弹簧腔内充满水和疏水微孔材料，当受到外部压力时产生非线性弹性力，浮动活塞上方的工作腔为阻尼腔，所述阻尼腔由所述活塞分隔为上阻尼腔和下阻尼腔，所述阻尼腔内充满液压油，当活塞阻尼腔内往复运动时产生阻尼，所述活塞上沿活塞杆的外围设置有若干个阻尼通孔，所述阻尼调节板安装于活塞的下端，可随活塞旋转，所述阻尼调节板上沿活塞杆的外围设置有若干个不同直径的阻尼孔，通过旋转阻尼调节板使不同直径的阻尼孔与活塞上的阻尼通孔联通，所述圆柱副固定连接于工作腔的底部。

2.根据权利要求1所述的一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，其特征在于：所述活塞杆位于工作腔以外的部分固定安装有阻尼调节杆。

3.根据权利要求1所述的一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，其特征在于：所述下轴承座与活塞固定连接，其整体成“凸”字形，边缘低厚度区设置有沿周向布置液压油通道，中间高厚度区设置有底部轴承座。

4.根据权利要求1所述的一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，其特征在于：所述连接盘通过螺栓和上轴承座固连；所述上轴承座设置有用来安放顶部轴承和活塞杆的中间沉孔。

5.根据权利要求1所述的一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，其特征在于：所述活塞杆(501)上端设置有第一轴肩，下端设置有第二轴肩、第三轴肩，所述第一轴肩用于支撑上轴承座，所述第二轴肩用于阻尼调节板的限位，所述第三轴肩用于底部轴承的限位，第二轴肩与第三轴肩之间的活塞杆设置为方形，使得通过转动阻尼调节杆可带动阻尼调节板旋转。

6.根据权利要求1所述的一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，其特征在于：所述下轴承座用于底部轴承和阻尼调节板的定位。

7.根据权利要求1所述的一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，其特征在于：所述浮动活塞用于阻尼腔和分子弹簧腔的分离，当分子弹簧腔受压时，浮动活塞向下运动，反之则向上运动。

8.根据权利要求1所述的一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，其特征在于：所述分子弹簧腔用于完成对振动能量的存储与释放，以实现对振动的隔离。

技术总结
本发明公开了一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架，包括连接盘、上轴承座、活塞杆、工作腔、密封盖板、活塞、阻尼调节板、下轴承座、浮动活塞和圆柱副。顶部连接盘用于连接车身(或车架)；上轴承座、活塞杆、活塞、浮动活塞和分子弹簧腔用于簧载质量的传递与承载；底部圆柱副与转向节相连；工作腔分为阻尼腔和分子弹簧腔两部分；阻尼腔包括液压油、活塞和阻尼调节板，用以产生可变阻尼力；分子弹簧腔包括水和疏水微孔材料，用于产生弹性力，与阻尼腔通过浮动活塞实现上下分离。本发明用于汽车悬架，阻尼元件和弹性元件的集成化设计可简化悬架结构，实现悬架轻量化，降低悬架成本。

技术研发人员：聂高法,陈仲生,李凯强,于跟喜,孟浩东,郭炎,余金卓
受保护的技术使用者：常州工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13