一种集成弹性元件与阻尼元件的分子弹簧车辆悬架

1.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，属于汽车悬架设计技术领域。


背景技术：

2.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。


技术实现要素：

3.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。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一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。
6.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。
7.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。
8.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
密封盖板中部密封槽；704-密封盖板周边通孔；8-第二螺栓；9-第二密封圈；1001-工作腔；11-第三密封圈；1201-活塞；1202-活塞阻尼通孔；1203-活塞中部通孔；1204-活塞中部密封槽；1205-活塞底部安装槽；1206-活塞侧面密封槽；1207-活塞底部螺纹孔；13-第四密封圈；1401-阻尼调节板；1402-阻尼孔；1402-1-大阻尼孔；1402-2-中阻尼孔；1402-3-小阻尼孔；1403-方形通孔；15-底部轴承；1601-下轴承座；1602-液压油通道；1603-下轴承座定位通孔；1604-底部轴承座；17-第三螺栓；18-第五密封圈；1901-浮动活塞；1902-浮动活塞底部槽；1903-浮动活塞侧面密封槽；20-底部焊点；21-圆柱副；22-阻尼调节杆。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
29.如图1所示为本发明的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；当活塞杆上下往复运动时，阻尼腔内的液压油就会流经活塞和阻尼调节板的阻尼通道，从而产生可变阻尼力；分子弹簧腔包括水和疏水微孔材料，用于产生弹性力，可实现机械能的存储与释放。由于本发明可以集成汽车悬架的阻尼元件和弹性元件，因此能够简化悬架结构，最终实现轻量化、低成本的新型悬架设计。
30.如图2所示，连接盘103上端设置有用于和外部连接的第一螺柱101，第一螺柱101与连接盘103通过顶部焊点102固连，连接盘103圆盘上设置周向均布的通孔104，连接盘103用于和车身(或车架)固连。
31.如图3所示，上轴承座301设置有上轴承座中部沉孔302和周向均布的上轴承座周边通孔303，上轴承座301用于顶部轴承4的安装，通过上轴承座周边通孔303内的第一螺栓2实现上轴承座301与连接盘103的固定。
32.如图4所示，活塞杆501设置有第一轴肩502、第二轴肩503和第三轴肩504，活塞杆501上部侧面通过焊接的方式与阻尼调节杆22固连，第二轴肩503与第三轴肩504之间的活塞杆设置为方形，活塞杆501下端依次穿过密封盖板701、活塞1201、阻尼调节板1401、底部轴承15，止于下轴承座1601。活塞杆501上焊接有用于驱动活塞杆501旋转的阻尼调节杆22。
33.如图5所示，密封盖板701设置有密封盖板中部通孔702和周向均布的密封盖板周边通孔704，通过密封盖板周边通孔704内的第二螺栓8实现密封盖板701与工作腔1001的固定，密封盖板701与工作腔1001之间设置有第二密封圈9，沉孔702中部沿周向设置有密封盖板中部密封槽703，密封盖板中部密封槽703内布置第一密封圈6。
34.如图6所示，工作腔1001包含阻尼腔23、浮动活塞1901和分子弹簧腔24，阻尼腔23内充满液压油，活塞杆501的往复运动，会使阻尼腔23内的液压油流经活塞1201的活塞阻尼通孔1202时产生阻尼，该阻尼的大小可以通过调节阻尼调节板1401来改变；分子弹簧腔24充满水和疏水微孔材料，分子弹簧腔24能够实现类似螺旋弹簧的压缩与伸张。
35.如图7所示，活塞1201设置有绕活塞中部通孔1203均布的阻尼通孔活塞1202，活塞中部通孔1203小直径段中部沿周向设置有活塞中部密封槽1204，活塞1201下表面设置有活塞底部安装槽1205，活塞1201侧表面设置有活塞侧面密封槽1206，活塞侧面密封槽1206内
设置有第四密封圈13，活塞1201底面沿周向布置有活塞底部螺纹孔1207。
36.如图8-9所示，阻尼调节板1401中心设置有方形通孔1403，绕方形通孔1403周向均布三对直径不同的阻尼孔1402(包括大阻尼孔1402-1、中阻尼孔1402-2、小阻尼孔1402-3)，转动阻尼调节杆22时，可以实现不同的阻尼孔1402-1、1402-2、1402-3与活塞1201上的阻尼通孔1202贯通，从而实现对阻尼大小的调节。
37.如图10所示，下轴承座1601呈“凸”字形，边缘低厚度区设置有沿周向布置液压油通道1602和下轴承座定位通孔1603，通过下轴承座定位通孔1603内的第三螺栓17实现下轴承座1601与活塞1201的固定；活塞杆上下运动时，阻尼腔23内的液压油通过液压油通道1602、阻尼通孔1202以及阻尼孔1402实现上下部分之间的流动；可以中间高厚度取设置有底部轴承座1604，底部轴承15置于底部轴承座1604内。
38.如图11所示，浮动活塞1901底部设置有浮动活塞底部槽1902，侧表面设置有浮动活塞侧面密封槽1903，浮动活塞侧面密封槽1903内设置有第五密封圈18，该密封槽配合第五密封圈18把工作腔1001分为阻尼腔23和分子弹簧腔24。
39.分子弹簧腔24充满水和分子弹簧材料25组成的分子弹簧。
40.圆柱副21通过底部焊点20焊接于工作腔1001的底部。
41.综上所述，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。
42.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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。降低悬架成本。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：2023.04.13
技术公布日：2023/7/6