[發(fā)明專利]車輛慣質(zhì)懸架

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510037934.7
• 申請(qǐng)日: 2015-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN104691264A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳龍;楊軍;沈鈺杰;楊曉峰;劉雁玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B60G15/00
• 分類號(hào): B60G15/00
• 代理公司: 無(wú)
• 代理人: 無(wú)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車輛懸架領(lǐng)域，尤其是車輛慣質(zhì)懸架。

背景技術(shù)

2002年，劍橋大學(xué)學(xué)者Smith為找到一種與電容嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的兩端點(diǎn)元件，提出了慣容器的概念并給出了實(shí)現(xiàn)裝置，和機(jī)械系統(tǒng)中的彈簧和阻尼器一樣，這種裝置不需要受限于慣性坐標(biāo)系，是一種真正的兩端點(diǎn)元件。它兩端的受力與兩端相應(yīng)的加速度成正比，其比例常數(shù)為“慣質(zhì)系數(shù)”，單位為千克。即F＝b(a₁-a₂)，F(xiàn)為兩端所受的力，a₁、a₂為兩端相應(yīng)的加速度。慣容器能夠以較小實(shí)體質(zhì)量而實(shí)現(xiàn)較大慣性質(zhì)量的作用，且具有“通高頻、阻低頻、相位超前的特點(diǎn)”，而彈簧具有“通低頻，阻高頻、相位落后”的特點(diǎn)，理論上慣容器與彈簧相結(jié)合，可衰減全頻率范圍內(nèi)來(lái)自路面的振動(dòng)與沖擊，提升懸架性能。因此已研究用于車輛懸架、火車懸架和建筑物隔振中，結(jié)果顯示系統(tǒng)的性能有明顯提高。

隨著慣容器的提出，由慣容器、彈簧和阻尼3種基本元件構(gòu)成的“慣容－彈簧－阻尼”(Inerter-Spring-Damper，簡(jiǎn)稱ISD)車輛懸架改善了懸架的隔振性能。慣容器作為新的被動(dòng)機(jī)械元件引入車輛懸架系統(tǒng)，如何有效設(shè)計(jì)ISD懸架結(jié)構(gòu)是該領(lǐng)域研究關(guān)注的重點(diǎn)。目前主要的研究方法有兩種：一種是“黑箱”法，即對(duì)被動(dòng)機(jī)械網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運(yùn)用魯棒控制等算法，按照懸架性能指標(biāo)得出目標(biāo)傳遞函數(shù)，再通過網(wǎng)絡(luò)綜合得出具體懸架結(jié)構(gòu)，但這種方法得到的結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，且容易得到的結(jié)構(gòu)包含杠桿元件，實(shí)用性不足；另一種方法是對(duì)具體的幾個(gè)被動(dòng)ISD懸架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，研究性能，由于結(jié)構(gòu)多樣化，這種方法完備性不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種車輛慣質(zhì)懸架，將彈簧、阻尼、慣容器三種基本元件進(jìn)行相互耦合，通過在單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)分析，針對(duì)車身敏感頻段范圍，從隔振效果的角度出發(fā)，分析二元件耦合隔振機(jī)理，提出此車輛慣質(zhì)懸架。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種車輛慣質(zhì)懸架，其特征在于，包括主彈簧、副彈簧、阻尼器和慣容器，所述副彈簧與所述慣容器并聯(lián)后再與所述阻尼器串聯(lián)，該兩級(jí)式結(jié)構(gòu)與主彈簧并聯(lián)。

進(jìn)一步，所述主彈簧上端點(diǎn)連接于車身，下端點(diǎn)連接于車輪；所述副彈簧與慣容器并聯(lián)后的上端點(diǎn)連接于車身；所述副彈簧與慣容器并聯(lián)后的下端點(diǎn)與阻尼器的上端點(diǎn)相鉸接；所述阻尼器的下端點(diǎn)連接在車輪上。

在上述方案中，所述慣容器為齒輪齒條式慣容器。

在上述方案中，所述慣容器為滾珠絲杠式慣容器。

在上述方案中，所述慣容器為液壓馬達(dá)式慣容器。

在上述方案中，所述慣容器為流體螺旋管式慣容器。

彈簧與阻尼并聯(lián)，除在車身偏頻處隔振效果有小幅下降，其余頻率范圍均具有良好的隔振效果；彈簧與阻尼的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，在仿真頻域內(nèi)均具有良好的隔振效果；因此，彈簧與阻尼串并聯(lián)都能起到隔離振動(dòng)的效果。慣容器與彈簧的并聯(lián)結(jié)構(gòu)在仿真頻率1～100Hz范圍內(nèi)都有減振效果；串聯(lián)結(jié)構(gòu)在1～2Hz車身較敏感頻率范圍有放大振動(dòng)的影響，所以，慣容器與彈簧在隔振布置上宜采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)。慣容器與阻尼的串聯(lián)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)在仿真頻率范圍內(nèi)振幅傳遞比都小于1，但慣容器與阻尼的串聯(lián)結(jié)構(gòu)在隔振效果上明顯比并聯(lián)結(jié)構(gòu)好，且隨頻率的增大而顯著提高，對(duì)整體性能的影響較大，所以，慣容器與阻尼在隔振布置上宜采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)。

因此，由以上分析可知，從振動(dòng)傳遞的隔振效果上看，彈簧與阻尼串、并聯(lián)皆可，慣容器與彈簧宜并聯(lián)，慣容器與阻尼宜串聯(lián)；本發(fā)明的技術(shù)方案為將慣容器也彈簧并聯(lián)，再與阻尼器串聯(lián)，最后，為避免被動(dòng)機(jī)械元件因承受車身重量導(dǎo)致過載失效的問題，增設(shè)主彈簧與之并聯(lián)。

本發(fā)明的有益效果：

(1)相比于傳統(tǒng)被動(dòng)懸架，一種車輛新型慣質(zhì)懸架結(jié)構(gòu)中彈簧具有蓄放勢(shì)能、衰減高頻振動(dòng)的作用，阻尼器具有消耗振動(dòng)能量的作用，慣容器具有蓄放動(dòng)能、衰減低頻振動(dòng)的作用，三種元件合理應(yīng)用于車輛懸架中，可有效緩沖和吸收路面各頻段內(nèi)的不平度沖擊；

(2)通過優(yōu)化主、副彈簧剛度、阻尼系數(shù)和慣質(zhì)系數(shù)，車輛平順性評(píng)價(jià)指標(biāo)中車身加速度均方根值、懸架動(dòng)行程均方根值與輪胎動(dòng)載荷均方根值都有明顯改善，行駛平順性和乘坐舒適性顯著提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述慣質(zhì)懸架的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明所述慣質(zhì)懸架的四分之一模型示意圖。

圖3為車身垂直加速度功率譜密度對(duì)比圖。

圖4為懸架動(dòng)行程功率譜密度對(duì)比圖。