CN114475139B - 汽车悬架稳定装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种汽车悬架稳定装置，属于汽车底盘技术领域。本申请通过在衬套外设有第一金属丝，稳定杆的固定段和衬套之间填充磁流变液，在汽车在低振幅运动时，磁流变液呈液体特征，使得汽车能在较为平整的路面保持良好的减震性能。在稳定杆的两个扭转段的端部分别设置有一个位移传感器，用于检测该端部的竖直位移，并将位移信号传输至控制器，若两个位移信号的差值超过预设阈值，则控制器能够控制第一金属丝通电，形成磁场，在磁场作用下，磁流变液呈现类固体特征，稳定杆自身的弹力成为侧倾的阻力，减小汽车在不平整路面上行驶的侧倾程度，使稳定杆能够在舒适性和操纵稳定性方面起到较好的平衡作用。
Description
技术领域
本申请涉及汽车底盘技术领域，特别涉及一种汽车悬架稳定装置。
背景技术
随着我国高速公路的发展，车速的提高，人们对汽车的舒适性和行驶稳定性提出了越来越高的要求。在汽车中，车架通过悬架连接车轮，悬架中包括与车轮一一对应的减震弹簧，在汽车行驶至颠簸路段时，车轮发生上下起伏，基于减震弹簧的变形，仍能够实现车身的平稳移动。减震弹簧的刚度越低，汽车的平顺性越好。然而，在汽车沿曲线行驶等情况下，如果左右两侧车轮的起伏程度不同，会导致车身发生侧倾，为了减小这种行驶状态对汽车侧向稳定性和纵向稳定性带来的影响，悬架中还设计有稳定杆，在汽车有侧倾趋势时，稳定杆发生扭转，稳定杆自身的弹力成为侧倾的阻力，减小汽车的侧倾程度，提高汽车的侧倾刚度，从而提高行驶的安全性。
然而，由于稳定杆一直保持较大的刚度，在汽车在低振幅高频运动时可能会影响整体的减震性能。
发明内容
本申请实施例提供了一种汽车悬架稳定装置，能够通过磁流变液，实现衬套刚度可调，使稳定杆能够在舒适性和操纵稳定性方面起到较好的平衡作用。
该技术方案如下：
提供了一种汽车悬架稳定装置，该汽车悬架稳定装置包括：稳定杆、控制器、至少两个固定单元和两个位移传感器；
该稳定杆包括固定段和连接在该固定段两端的两个扭转段，该固定段通过该至少两个固定单元连接在车架底部，该扭转段的端部连接在悬架中的下臂上，且每个该扭转段的端部设有一个位移传感器；
每个该固定单元包括：衬套、第一金属丝和夹子，该第一金属丝在该衬套外，该衬套通过该夹子固定在车架底部，该衬套内具有通孔，且该衬套的内壁上还设有环形空腔，该稳定杆的固定段穿过该衬套，该固定段与该衬套的内壁之间密封连接，且该环形空腔内填充磁流变液；
两个该位移传感器与该控制器电性耦接，该控制器还和至少两个该第一金属丝分别电性耦接。
在一种可能设计中，该第一金属丝为半圆形。
在一种可能设计中，该控制器能够基于位移差的大小，控制第一金属丝中的电流大小。
在一种可能设计中，该第一金属丝为圆形，套装在该衬套外。
在一种可能设计中，该衬套的外壁上具有凸起部，该凸起部的端面为平面，用于贴合该车架底部。
在一种可能设计中，该衬套的材质为橡胶。
在一种可能设计中，该衬套的两侧边缘处设有密封圈。
在一种可能设计中，该衬套的侧壁上设有第一注液孔，该第一注液孔上具有可拆卸的第一盖体。
在一种可能设计中，该第一盖体通过螺纹连接在该第一注液孔上。
在一种可能设计中，该夹子包括圆弧形的固定部和连接在固定部的两端的两个耳板，该耳板用于连接该车架底部。
在一种可能设计中，该固定单元还包括：连接端头；该扭转段的端部通过该连接端头连接在悬架中的下臂上。
在一种可能设计中，该稳定杆为空心结构，且该稳定杆的内腔中填充有磁流变液，且该稳定杆的固定段上设有与该衬套对应的至少一个连通孔，该连通孔用于连通该稳定杆的内腔和该衬套的环形空腔；
该稳定杆外设置有第二金属丝，该第二金属丝与该控制器电性耦接。
在一种可能设计中，该控制器能够基于位移差的大小，控制第二金属丝中的电流大小。
在一种可能设计中，该第二金属丝为环状，且该第二金属丝与该第一金属丝电性耦接，以使该第二金属丝通过该第一金属丝与该控制器电性耦接。
在一种可能设计中，该稳定杆上设有第二注液孔，该第二注液孔上设有可拆卸的第二盖体。
在一种可能设计中，该第二盖体通过螺纹连接在该第二注液孔上。
本申请实施例提供的汽车悬架稳定装置，通过固定单元将稳定杆固定在车架底部，在固定单元中，衬套外设有第一金属丝，稳定杆的固定段和衬套之间填充磁流变液，在汽车在低振幅运动时，磁流变液呈液体特征，稳定杆具有较小的阻尼，使得汽车能在较为平整的路面保持良好的减震性能。在稳定杆的两个扭转段的端部分别设置有一个位移传感器，用于检测该端部的竖直位移，并将位移信号传输至控制器，若两个位移信号的差值超过预设阈值，则控制器能够控制第一金属丝通电，形成磁场，在磁场作用下，磁流变液呈现类固体特征，稳定杆自身的弹力成为侧倾的阻力，减小汽车在不平整路面上行驶的侧倾程度。上述结构通过磁流变液，实现了衬套刚度可调，使稳定杆能够在舒适性和操纵稳定性方面起到较好的平衡作用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种汽车悬架稳定装置的主视结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种汽车悬架稳定装置的侧视结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种图1中固定单元的截面结构示意图。
附图中的各零件的标号说明如下：
1-稳定杆；
11-固定段；
12-扭转段；
13-第二金属丝；
2-控制器；
3-固定单元；
31-衬套；
311-凸起部；
312-第一注液孔；
32-第一金属丝；
33-夹子；
331-固定部；
332-耳板；
34-连接端头；
4-位移传感器。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
图1是本申请实施例提供的一种汽车悬架稳定装置的主视结构示意图，图2 是本申请实施例提供的一种汽车悬架稳定装置的侧视结构示意图，请参见图2，提供了一种汽车悬架稳定装置，该汽车悬架稳定装置包括：稳定杆1、控制器2、至少两个固定单元3和两个位移传感器4；
该稳定杆1包括固定段11和连接在该固定段11两端的两个扭转段12，该固定段11通过该至少两个固定单元3连接在车架底部，该扭转段12的端部连接在悬架中的下臂上，且每个该扭转段12的端部设有一个位移传感器4；
每个该固定单元3包括：衬套31、第一金属丝32和夹子33，该第一金属丝 32在该衬套31外，该衬套31通过该夹子33固定在车架底部，该衬套31内具有通孔，且该衬套31的内壁上还设有环形空腔，该稳定杆1的固定段11 穿过该衬套31，该固定段11与该衬套31的内壁之间密封连接，且该环形空腔内填充磁流变液；
两个该位移传感器4与该控制器2电性耦接，该控制器2还和至少两个该第一金属丝32分别电性耦接。
下面对该装置的工作原理进行详述：
在该装置中，该稳定杆1包括固定段11和连接在该固定段11两端的两个扭转段12，固定段11和两个扭转段12形成U形的结构。该固定段11通过该至少两个固定单元3连接在车架底部，以实现对稳定杆1的固定和定位，该扭转段12的端部连接在悬架中的下臂上，在汽车的两侧车轮的上下起伏不一致时，稳定杆1的扭转段12的端部随车轮上下移动，进而使扭转段12发生一定程度的转动，但是由于稳定杆1的固定段11是基于固定单元3固定的，因此固定段 11会发生扭转，整个稳定杆1依靠自身的弹力成为侧倾的阻力，减小汽车的侧倾程度，提高汽车的侧倾刚度，从而提高行驶的安全性。
在本实施例中，每个该扭转段12的端部设有一个位移传感器4，该位移传感器4的朝向为向下，能够测量该端部的竖直位移，也即是该位置在竖直方向的位移，并将该位移信号传输至控制器2，因此，控制器2能够接收到对应车轮的竖直方向起伏程度的大小。需要说明的是，可以用正负表示这两个位移值的方向，例如，设置向上为正，向下为负，则向上的位移信号为正值，向下的位移信号为负值。该位移传感器4可以是基于距离的改变来获得位移的，例如，可以将该距离传感器设置为用于检测该扭转段12的端部距离副支架的距离。该位移传感器4的类型可以有多种，例如，电位器式位移传感器4、电感式位移传感器4、自整角机、电容式位移传感器4、电涡流式位移传感器4、霍尔式位移传感器4等，本实施例对此不作限定。
在该装置中，控制器2在接收到左右两侧的位移传感器4传输的位移信号后，能够对两个位移进行对比，具体就是获取两个位移之间的差值，该位移差即为两个车轮在竖直方向上的距离。
在该装置中，每个固定单元3包括：衬套31、第一金属丝32和夹子33。该第一金属丝32在该衬套31外，用于在通电时衬套31提供磁场。该衬套31 通过该夹子33固定在车架底部，该衬套31内具有通孔，且该衬套31的内壁上还设有环形空腔，该稳定杆1的固定段11穿过该衬套31，该固定段11与该衬套31的内壁之间密封连接，且该环形空腔内填充磁流变液。在第一金属丝32 未通电时，不能为衬套31提供磁场，磁流变液呈现液体特征，粘度小，流动性良好，衬套31和稳定杆1之间具有较小的阻尼，使稳定杆1的固定段11在扭转过程中受到的阻力更小，有利于汽车的减震。在第一金属丝32通电时，为衬套31提供磁场，磁流变液呈现类固体特征，粘度大，流动性差，具有一定的刚度，衬套31和稳定杆1之间具有较大的阻尼，使稳定杆1的固定段11在扭转过程中受到的阻力更大，有利于减小汽车的侧倾程度。
基于上述结构，该装置在路面较为平整时，汽车两侧车轮之间的高度差较小，因此，控制器2获取的位移差不会超过控制器2中的预设阈值，因此第一金属丝32不通电，通过减小衬套31和稳定杆1之间的阻尼，减弱了稳定杆1 的作用，在减震弹簧发挥作用的基础上，实现了汽车的减震。
该装置在路面不平整时，汽车两侧车轮之间的高度差较大，具有较大的侧倾趋势，因此，控制器2获取的位移差会超过控制器2中的预设阈值，因此第一金属丝32通电，通过增大衬套31和稳定杆1之间的阻尼，加强了稳定杆1 的刚度，减小了汽车的侧倾程度。
本申请实施例提供的汽车悬架稳定装置，通过固定单元3将稳定杆1固定在车架底部，在固定单元3中，衬套31外设有第一金属丝32，稳定杆1的固定段11和衬套31之间填充磁流变液，在汽车在低振幅运动时，磁流变液呈液体特征，稳定杆1具有较小的阻尼，使得汽车能在较为平整的路面保持良好的减震性能。在稳定杆1的两个扭转段12的端部分别设置有一个位移传感器4，用于检测该端部的竖直位移，并将位移信号传输至控制器2，若两个位移信号的差值超过预设阈值，则控制器2能够控制第一金属丝32通电，形成磁场，在磁场作用下，磁流变液呈现类固体特征，稳定杆1自身的弹力成为侧倾的阻力，减小汽车在不平整路面上行驶的侧倾程度。上述结构通过磁流变液，实现了衬套 31刚度可调，使稳定杆1能够在舒适性和操纵稳定性方面起到较好的平衡作用。
下面对该装置中各部分的具体结构进行详述：
图3是本申请实施例提供的一种图1中固定单元的截面结构示意图，请参见图3，在一种可能设计中，该第一金属丝32为半圆形。由于金属丝具有一定的刚度，因此，该半圆形的第一金属丝32可以依靠自身的刚度套装在衬套31 的外侧，也可以使用衬套31外的卡子卡止该第一金属丝32，或者在第一金属丝 32外设置另外的卡件，本实施例对此不作限定。这种结构设置的第一金属丝32 不会在稳定杆1扭转时跟随扭转，避免了第一金属丝32磨损的风险。
在一种可能设计中，控制器2可以安装在副车架上，以实现独立控制功能，该控制器2可以是小型可编程控制器2，在该控制器2中可以预置程序，以实现自动连续控制。
在一种可能设计中，控制器2还可以基于位移差和时间的对应关系获得两侧车轮上下分离的速度，利用该速度信息辅助控制。
在一种可能设计中，该控制器2能够基于位移差的大小，控制第一金属丝 32中的电流大小。
具体地，在位移差超过预设阈值的基础上，随着位移差逐渐变大，第一金属丝32中的电流也逐渐变大，从而磁场逐渐变大，也即是衬套31和稳定杆1 之间磁流变液的刚度逐渐变大，实现了这个刚度的连续可变性。
本申请中的磁流变液一般是通过在低粘度矿物油中悬置无数直径约在几微米的固体粒子来形成的。粒子平均直径大约8微米，一般在3～10微米范围内。固体粒子是铁磁的，基本上是软铁。在零磁场情况下，磁流变液表现为流动性能良好的液体，其表观粘度很小；在强磁场作用下，可在短时间内表观粘度增加两个数量级以上，并呈现类固体特性；而且这种变化是连续的、可逆的，即去掉磁场后又恢复到原来的状态。
在一种可能设计中，该第一金属丝32为圆形，套装在该衬套31外，将衬套31和第一金属丝32这一整体通过卡子固定，第一金属丝32的固定结构较为稳固。
在一种可能设计中，该衬套31的外壁上具有凸起部311，该凸起部311的端面为平面，用于贴合该车架底部，这种凸起部311的结构设置能够避免衬套 31随稳定杆1扭转，在衬套31的另外一侧，可以设置为圆弧形的结构，便于卡子对衬套31的固定。
在一种可能设计中，该衬套31的材质为橡胶，具有一定的柔软度，既能避免和稳定杆1之间出现摩擦，也能在边缘部和稳定杆1密封接触，为磁流变液提供密闭的环境。
在一种可能设计中，该衬套31的两侧边缘处设有密封圈，能更好的对衬套 31中的磁流变液进行密封。
在一种可能设计中，该衬套31的侧壁上设有第一注液孔312，该第一注液孔312上具有可拆卸的第一盖体，在工艺上，可以先将衬套31和稳定杆1连接并密封起来，再通过侧面的第一注液孔312将磁流变液注入衬套31的环形空腔中，比较便于该结构的安装。
在一种可能设计中，该第一盖体通过螺纹连接在该第一注液孔312上，便于拆卸和安装。
在一种可能设计中，该夹子33包括圆弧形的固定部331和连接在固定部331 的两端的两个耳板332，该耳板332用于连接该车架底部。具体地，圆弧形的固定部331便于套装在衬套31上，耳板332便于连接车架。耳板332可以是通过粘接的方式固定的，也可以是，每个耳板332上均设有至少一个安装孔，使用螺钉穿过该安装孔，并将螺钉***车架底部，从而将夹子33固定。
在一种可能设计中，该固定单元3还包括：连接端头34；该扭转段12的端部通过该连接端头34连接在悬架中的下臂上。具体的，该连接端头34的一端和扭转段12的端部相连接，连接端头34的另一端上设有连接孔，使用螺钉穿过该连接孔，并将螺钉***悬架中的下臂上，从而将连接端头34固定。
在一种可能设计中，该稳定杆1为空心结构，且该稳定杆1的内腔中填充有磁流变液，且该稳定杆1的固定段11上设有与该衬套31对应的至少一个连通孔，该连通孔用于连通该稳定杆1的内腔和该衬套31的环形空腔；该稳定杆 1外设置有第二金属丝13，该第二金属丝13与该控制器2电性耦接。
在第二金属丝13未通电时，不能为稳定杆1提供磁场，磁流变液呈现液体特征，粘度小，流动性良好，稳定杆1刚度较小，有利于汽车的减震。在第二金属丝13通电时，为稳定杆1提供磁场，磁流变液呈现类固体特征，粘度大，流动性差，具有一定的刚度，稳定杆1自身具有较大的刚度，在扭转过程中受到的阻力更大，有利于减小汽车的侧倾程度。
基于上述结构，该装置在路面较为平整时，汽车两侧车轮之间的高度差较小，因此，控制器2获取的位移差不会超过控制器2中的预设阈值，因此第二金属丝13不通电，通过减小稳定杆1的刚度，减弱了稳定杆1的作用，在减震弹簧发挥作用的基础上，实现了汽车的减震。
该装置在路面不平整时，汽车两侧车轮之间的高度差较大，具有较大的侧倾趋势，因此，控制器2获取的位移差会超过控制器2中的预设阈值，因此第二金属丝13通电，通过增大稳定杆1的刚度，减小了汽车的侧倾程度。
基于上述结构，可以在通电时使稳定杆1具有较大的刚度，不通电时，使稳定杆1不具备大刚度，不影响稳定杆1功能的基础上，大大缩减稳定杆1直径，并达到减重的效果。
在一种可能设计中，该控制器2能够基于位移差的大小，控制第二金属丝 13中的电流大小。
具体地，在位移差超过预设阈值的基础上，随着位移差逐渐变大，第二金属丝13中的电流也逐渐变大，从而磁场逐渐变大，也即是稳定杆1内的磁流变液的刚度逐渐变大，实现了这个刚度的连续可变性。
在一种可能设计中，该第二金属丝13为环状，且该第二金属丝13与该第一金属丝32电性耦接，以使该第二金属丝13通过该第一金属丝32与该控制器 2电性耦接。
基于上述结构，不仅衬套31和稳定杆1中的磁流变液是连通的，第一金属丝32和第二金属丝13的通电与否是同步的，这样可以使两部分磁流变液的作用实现互相配合，增强了磁流变液的性能，使该装置具有更好的效果。
在一种可能设计中，该稳定杆1上设有第二注液孔，该第二注液孔上设有可拆卸的第二盖体，在工艺上，可以先将衬套31和稳定杆1连接并密封起来，再通过该第二注液孔将磁流变液注入稳定杆1中，比较便于该结构的安装。
在一种可能设计中，该第二盖体通过螺纹连接在该第二注液孔上，便于拆卸和安装。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。
本申请实施例提供的汽车悬架稳定装置，通过固定单元3将稳定杆1固定在车架底部，在固定单元3中，衬套31外设有第一金属丝32，稳定杆1的固定段11和衬套31之间填充磁流变液，在汽车在低振幅运动时，磁流变液呈液体特征，稳定杆1具有较小的阻尼，使得汽车能在较为平整的路面保持良好的减震性能。在稳定杆1的两个扭转段12的端部分别设置有一个位移传感器4，用于检测该端部的竖直位移，并将位移信号传输至控制器2，若两个位移信号的差值超过预设阈值，则控制器2能够控制第一金属丝32通电，形成磁场，在磁场作用下，磁流变液呈现类固体特征，稳定杆1自身的弹力成为侧倾的阻力，减小汽车在不平整路面上行驶的侧倾程度。上述结构通过磁流变液，实现了衬套 31刚度可调，使稳定杆1能够在舒适性和操纵稳定性方面起到较好的平衡作用。
上述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种汽车悬架稳定装置，其特征在于，所述汽车悬架稳定装置包括：稳定杆(1)、控制器(2)、至少两个固定单元(3)和两个位移传感器(4)；
所述稳定杆(1)包括固定段(11)和连接在所述固定段(11)两端的两个扭转段(12)，所述固定段(11)通过所述至少两个固定单元(3)连接在车架底部，所述扭转段(12)的端部连接在悬架中的下臂上，且每个所述扭转段(12)的端部设有一个位移传感器(4)；
每个所述固定单元(3)包括：衬套(31)、第一金属丝(32)、夹子(33)和连接端头(34)，所述第一金属丝(32)在所述衬套(31)外，所述衬套(31)通过所述夹子(33)固定在车架底部，所述衬套(31)内具有通孔，且所述衬套(31)的内壁上还设有环形空腔，所述稳定杆(1)的固定段(11)穿过所述衬套(31)，所述固定段(11)与所述衬套(31)的内壁之间密封连接，且所述环形空腔内填充磁流变液，所述衬套(31)的侧壁上设有第一注液孔(312)，所述第一注液孔(312)上具有可拆卸的第一盖体，所述衬套(31)的外壁上具有凸起部(311)，所述凸起部(311)的端面为平面，用于贴合所述车架底部，所述夹子(33)包括圆弧形的固定部(331)和连接在固定部(331)的两端的两个耳板(332)，所述耳板(332)用于连接所述车架底部，所述扭转段(12)的端部通过所述连接端头(34)连接在悬架中的下臂上；
所述稳定杆(1)为空心结构，且所述稳定杆(1)的内腔中填充有磁流变液，且所述稳定杆(1)的固定段(11)上设有与所述衬套(31)对应的至少一个连通孔，所述连通孔用于连通所述稳定杆(1)的内腔和所述衬套(31)的环形空腔，所述稳定杆(1)外设置有第二金属丝(13)，所述稳定杆(1)上设有第二注液孔，所述第二注液孔上设有可拆卸的第二盖体；
两个所述位移传感器(4)与所述控制器(2)电性耦接，所述控制器(2)还和至少两个所述第一金属丝(32)分别电性耦接，所述控制器(2)还和所述第二金属丝(13)电性耦接。
2.根据权利要求1所述的汽车悬架稳定装置，其特征在于，所述衬套(31)的材质为橡胶。
3.根据权利要求1所述的汽车悬架稳定装置，其特征在于，所述第一盖体通过螺纹连接在所述第一注液孔(312)上。
4.根据权利要求1所述的汽车悬架稳定装置，其特征在于，所述第二金属丝(13)为环状，且所述第二金属丝(13)与所述第一金属丝(32)电性耦接，以使所述第二金属丝(13)通过所述第一金属丝(32)与所述控制器(2)电性耦接。
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