CN112721558B - 载重自适应悬架刚度设计方法及悬架弹性组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种载重自适应悬架刚度设计方法及悬架弹性组件，其中悬架弹性组件包括主弹簧、缓冲块和限位块；在车辆未载货物时，主弹簧被独立压缩，车辆悬架刚度基本恒定不变；在车辆承载货物时，缓冲块与底盘接触被压缩，悬架刚度随载重量增加而变大；在车辆遇到冲击时，限位块与底盘接触被压缩，用以抵抗冲击力。设计方法：根据车辆承载要求，设计出满足要求的车辆悬架刚度曲线；设计弹性组件的布置位置，并确定缓冲块和限位块的接触时机；确定主弹簧、缓冲块和限位块的单体刚度曲线。本发明所提供的车辆悬架刚度能够随车辆载重的变化而自适应变化，利于乘员的乘坐舒适性以及减小对车身的冲击损伤。

Description

载重自适应悬架刚度设计方法及悬架弹性组件

技术领域

本发明涉及车辆悬架结构设计技术领域，具体涉及一种载重自适应悬架刚度设计方法及悬架弹性组件。

背景技术

悬架是汽车的车架/车身与底盘/车桥之间的进行传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮与车架之间的力和力矩，例如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车架的冲击，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

随着汽车的普及，人们已经不满足于有车可乘，而是要求乘坐舒适。载人舒适性已然成为评价一辆汽车的重要指标，而舒适性最终由车辆悬架弹性元件来体现。目前，汽车的悬架弹性元件主要有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等。

目前，例如乘用皮卡车一类的乘用、载货两用型车辆为了满足载货能力大部分采用钢板弹簧整体桥式非独立悬架，其悬架刚度符合承重和越野的性能需求，但是牺牲了乘员乘坐舒适性，乘坐体验一直被人诟病。

因此，如何设计出一种能够满足载人舒适性和载货能力的悬架刚度成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种载重自适应悬架刚度设计方法及悬架弹性组件，车辆悬架刚度能够随车辆载重的变化而自适应变化，达到乘员乘坐舒适、同时具备载货能力的目的。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种载重自适应悬架刚度的悬架弹性组件，包括主弹簧、缓冲块和限位块；

所述主弹簧的上端与车架相连，主弹簧的下端与底盘相连，所述主弹簧为刚度不变的线性弹簧；

所述缓冲块的上端与车架相连，缓冲块的下端悬空与底盘具有间隙d1，所述缓冲块为变刚度橡胶件，且缓冲块的刚度随着其压缩量的增大而变大；

所述限位块的上端与车架相连，限位块的下端悬空与底盘具有间隙d2，d2大于d1，所述限位块为也为变刚度橡胶件，其刚度大于所述缓冲块刚度，且限位块的刚度也随着其压缩量的增大而变大。

优选的，所述主弹簧为线性螺旋弹簧。

优选的，所述缓冲块内置于所述主弹簧的内腔中。

本发明第二方面提供一种载重自适应悬架刚度设计方法，悬架的弹性元件为上述的弹性组件；具体包括以下步骤：

S1、根据车辆参数，确定车辆在不同载重状态下的悬架刚度，进而设计出能够满足载人舒适性、载货能力的车辆悬架刚度曲线和偏频变化范围；

S2、根据上述车辆悬架刚度曲线确定主弹簧、缓冲块、限位块介入时机：

车辆载重较轻时，主弹簧单独被压缩，车辆悬架刚度不变，

车辆载重较重时，缓冲块介入，主弹簧、缓冲块同时被压缩，且随着载重的上下波动，车辆悬架刚度和偏频进行自适应变化，

车辆遇到冲击时，限位块介入，主弹簧、缓冲块、限位块同时被压缩；

S3、根据底盘空间合理确定主弹簧、缓冲块、限位块的布置位置，并确定缓冲块的下端与底盘之间的间隙d1以及限位块的下端与底盘之间的间隙d2；

S4、确定主弹簧、缓冲块和限位块的杠杆比以及车辆在不同载重状态下的主弹簧、缓冲块、限位块刚度配比；

S5、确定主弹簧、缓冲块和限位块的单体刚度曲线；

S6、根据上述主弹簧、缓冲块和限位块的单体刚度曲线，进行样件加工；

S7、样件装车，实车评价及调整，根据主观评价进行调整和优化；

S8、重复上述步骤S3—S7，直至实车满足载人舒适性和载货能力；

S9、样件冻结，批量生产。

进一步的，所述步骤S1中车辆参数包括，车型、悬架形式和重量参数。

本发明具有如下有益效果：

在车辆未载货物时，车辆承载较低，线性主弹簧被单独压缩，此时，车辆悬架在压缩过程中，悬架刚度基本恒定不变，与减震器配合能够为乘员提供良好的乘坐舒适性。在车辆载货物时，主弹簧被压缩到一定程度，此时缓冲块与底盘接触用以支撑悬架，并且缓冲块的刚度随着车辆载重的增加而变大，此时，随着车辆载重的上下波动，车辆悬架刚度和偏频会相应变化进行自动适应。在车辆遇到较大冲击时，缓冲块被压缩到一定程度，此时限位块与底盘接触用以抵抗冲击力。本发明所设计的车辆悬架刚度能够随车辆载重的变化而自适应变化，利于乘员的乘坐舒适性以及减小对车身的冲击损伤。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的悬架结构的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的悬架结构另一形式结构示意图；

图3为本发明实施例所述的车辆悬架刚度曲线示意图；

图4为本发明实施例所述的设计方法流程示意图；

附图标号

1-限位块；2-缓冲块；3-主弹簧；4-底盘；5-车架。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1、图2，本发明第一方面提供一种载重自适应悬架刚度的悬架弹性组件，包括主弹簧3、缓冲块2和限位块1。主弹簧3的上端与车架5(或车身)相连，主弹簧3的下端与底盘4(或车桥)相连，主弹簧3为刚度不变的线性弹簧。缓冲块2的上端与车架5相连，缓冲块2的下端悬空与底盘4具有间隙d1，缓冲块2为变刚度橡胶件，且缓冲块2的刚度随着被加载载荷的变大而变大。限位块1的上端与车架5相连，限位块1的下端悬空与底盘4具有间隙d2，d2大于d1，限位块1也为变刚度橡胶件，其刚度大于缓冲块2的刚度，且限位块1的刚度也随着被加载载荷的变大而变大。

请同时结合参阅图3，在车辆承载较轻时，车辆只用于人员乘坐或车辆承载少量货物，此时，线性主弹簧1被单独压缩，缓冲块2和限位块1与底盘4(或底盘件)不接触，车辆悬架刚度基本恒定不变，与减震器配合能够为乘员提供良好的乘坐舒适性。此时，支撑主弹簧3工作在载人舒适区。

在车辆例如载货具有较大载重时，车辆悬架被压缩到一定程度，缓冲块2与底盘4接触用于为悬架提供支撑。并且随着载重的不断增加，缓冲块2的刚度不断变大以支撑更大的载重，即车辆悬架刚度随着载重的增加而变大，呈非线性变化。此时，随着车辆载重的上下波动，车辆悬架刚度和偏频进行自适应变化，缓冲块2主要工作在载货承载区。

在车辆遇到较大冲击时，主弹簧3和缓冲块2无法抵抗冲击力，此时，限位块1与底盘4接触，分担传递到车身的冲击载荷。限位块1的刚度大于缓冲块2的刚度，且限位块1的刚度随着冲击的增加而变大以分担更大的冲击载荷。此时，限位块1主要工作在冲击限位区。

通过上述实施例可以看出，本发明所提供的悬架弹性组件能够根据车辆的不同载重情况而自适应地调节车辆的悬架刚度，既能满足低载荷乘员状态的舒适性要求，又能在载货时提供足够的刚度支撑，利于乘客的乘坐舒适性提升及减小对车身的冲击损伤。

更为优选的，主弹簧3为线性螺旋弹簧。具体实施例中，缓冲块2可以内置于所述主弹簧3的内腔中，也可以置于所述主弹簧3外部。

请参阅图4，本发明第二方面提供一种载重自适应悬架刚度设计方法，其中悬架的弹性元件为上述的弹性组件；具体包括以下步骤：

S1、根据车辆参数，确定车辆在不同载重状态下的悬架刚度，进而设计出能够满足载人舒适性、载货能力的车辆悬架刚度曲线和偏频变化范围，

其中偏频计算方法为：n＝(C/m)^0.5/2π,其中C为悬架刚度，m为悬上质量；

S2、根据上述车辆悬架刚度曲线确定主弹簧、缓冲块、限位块介入时机：

车辆载重较轻时，主弹簧单独被压缩，车辆悬架刚度不变，

车辆载重较重时，缓冲块介入，主弹簧、缓冲块同时被压缩，且随着载重的上下波动，车辆悬架刚度和偏频进行自适应变化，

车辆遇到冲击时，限位块介入，主弹簧、缓冲块、限位块同时被压缩；

S3、根据底盘空间合理确定主弹簧、缓冲块、限位块的布置位置，并确定缓冲块的下端与底盘之间的间隙d1以及限位块的下端与底盘之间的间隙d2；

S4、确定主弹簧、缓冲块和限位块的杠杆比以及车辆在不同载重状态下的主弹簧、缓冲块、限位块刚度配比；

S5、确定主弹簧、缓冲块和限位块的单体刚度曲线；

S6、根据上述主弹簧、缓冲块和限位块的单体刚度曲线，进行样件加工；

S7、样件装车，实车评价及调整，根据主观评价进行调整和优化；

S8、重复上述步骤S3—S7，直至实车满足载人舒适性和载货能力；

S9、样件冻结，批量生产。

进一步的，所述步骤S1中车辆参数包括，车型、悬架形式和重量参数。

本发明所提供的技术方案设计了一种车辆悬架弹性组件，其能够根据车辆不同载重而自适应地调整车辆悬架刚度。在车辆例如只承载人员载重较轻时，线性主弹簧被单独压缩，缓冲块和限位块与底盘不接触，车辆悬架刚度基本恒定不变，为乘员提供良好的乘坐舒适性；在车辆例如承载货物载重较重时，缓冲块与底盘接触，车辆悬架刚度随载重增加而变大，此时，车辆悬架刚度和偏频会随车辆载重的上下波动而进行自适应变化，从而为车辆悬架提供足够支撑，满足车辆载货能力；在车辆受到较大冲击时，限位块与底盘接触，车辆悬架刚度随冲击增加而变大以分担传递给车身的冲击载荷。

本发明既满足了低承载(乘员)状态舒适性要求，又满足了高承载(载货)状态承载性要求，两种状态切换平缓渐变过渡，利于乘客乘坐舒适性提升，同时减小了对车身的冲击损伤。

显然，本领域的技术人员可对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种载重自适应悬架刚度的悬架弹性组件，其特征在于，所述弹性组件包括主弹簧、缓冲块和限位块；

所述主弹簧的上端与车架相连，主弹簧的下端与底盘相连，所述主弹簧为刚度不变的线性弹簧；

所述缓冲块的上端与车架相连，缓冲块的下端悬空与底盘具有间隙d1，所述缓冲块为变刚度橡胶件，且缓冲块的刚度随着被加载载荷的变大而变大；

所述限位块的上端与车架相连，限位块的下端悬空与底盘具有间隙d2，d2大于d1，所述限位块为也为变刚度橡胶件，其刚度大于所述缓冲块刚度，且限位块的刚度也随着被加载载荷的变大而变大；

所述车架承载重力由轻至重，所述缓冲块的下端与所述限位块的下端依次与所述底盘接触。

2.根据权利要求1所述的载重自适应悬架刚度的悬架弹性组件，其特征在于：所述主弹簧为线性螺旋弹簧。

3.根据权利要求2所述的载重自适应悬架刚度的悬架弹性组件，其特征在于：所述缓冲块内置于所述主弹簧的内腔中。

4.一种载重自适应悬架刚度设计方法，其特征在于，悬架的弹性元件为如权利要求1-3任一项所述的弹性组件；具体包括以下步骤：

S1、根据车辆参数，确定车辆在不同载重状态下的悬架刚度，进而设计出能够满足载人舒适性、载货能力的车辆悬架刚度曲线和偏频变化范围；

S2、根据上述车辆悬架刚度曲线确定主弹簧、缓冲块、限位块介入时机：

车辆载重较轻时，主弹簧单独被压缩，车辆悬架刚度不变，

车辆载重较重时，缓冲块介入，主弹簧、缓冲块同时被压缩，且随着载重的上下波动，车辆悬架刚度和偏频进行自适应变化，

车辆遇到冲击时，限位块介入，主弹簧、缓冲块、限位块同时被压缩；

S3、根据底盘空间合理确定主弹簧、缓冲块、限位块的布置位置，并确定缓冲块的下端与底盘之间的间隙d1以及限位块的下端与底盘之间的间隙d2；

S4、确定主弹簧、缓冲块和限位块的杠杆比以及车辆在不同载重状态下的主弹簧、缓冲块、限位块刚度配比；

S5、确定主弹簧、缓冲块和限位块的单体刚度曲线；

S6、根据上述主弹簧、缓冲块和限位块的单体刚度曲线，进行样件加工；

S7、样件装车，实车评价及调整，根据主观评价进行调整和优化；

S8、重复上述步骤S3—S7，直至实车满足载人舒适性和载货能力；

S9、样件冻结，批量生产。

5.根据权利要求4所述的载重自适应悬架刚度设计方法，其特征在于，所述步骤S1中车辆参数包括，车型、悬架形式和重量参数。