CN205278223U - 衬套、悬架及汽车 - Google Patents
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Abstract
一种衬套、悬架及汽车，其中衬套包括：同轴设置且固装的芯管、橡胶环和套管，所述橡胶环内设有至少两个工作腔，各工作腔沿橡胶环周向均匀间隔分布，相邻两个工作腔之间设有橡胶材质的加强筋；沿径向，每一所述工作腔分为气腔和液腔，所述气腔和所述液腔之间通过膜片隔开，所述气腔内填充有气体，所述液腔内填充有液体，所述气腔的外壁与所述套管的内周面贴合，所述液腔靠近所述芯管。本实用新型的衬套可以根据汽车所处的工况来调整自身的刚度，可对整个底盘***的舒适性、操稳性进行有效调节和优化，提高汽车在行驶过程中给客户带来的乘坐舒适性和操稳性感受。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车技术领域，具体涉及一种衬套、悬架及汽车。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，客户对汽车行驶性能的要求也不断提高。在汽车设计制造过程中，底盘***的舒适性、操稳性对整车的行驶性能有着决定性影响。汽车在各种路面上行驶时，底盘悬架***需有效地隔断和降低来自路面不平引起的振动激励，进而改善客户的乘坐舒适性和操稳性感受。
在底盘悬架***的导向装置中，与车身连接的铰链点已越来越多地采用衬套连接方式。衬套以其良好的弹性特性和隔振性能，已成为底盘***中不可或缺的重要元件。在现有技术中，衬套各个方向的刚度特性曲线是综合考虑各项行驶性能指标而设计的，参考图1，现有技术中，衬套10包括同轴设置且固装的芯管11、橡胶环12和套管13，橡胶环12具有通孔(图未示出)，芯管11插设于橡胶环12的通孔内，套管13设于橡胶环12的外周面，即橡胶环12套设在芯管11和套管13之间，橡胶环12内设有通孔14。
芯管11受到载荷时，芯管11会沿径向偏移，此时，橡胶环12也会沿径向偏移，从而橡胶环12内的通孔14会被压缩，从而进行刚度的调节；但现有技术中，受衬套尺寸限制，通孔14的空间不可能做的很大，无论汽车处于什么工况，由于通孔14内无其它受力载体，那么，通孔14容易被大幅压缩，衬套很容易就处于大刚度状态；因而现有衬套不便于根据汽车所处的工况实现相应刚度的调节。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是现有底盘***中衬套刚度不便于随汽车行驶路况作出适应性改变，会影响到驾驶员对不同路况的行驶性能的需求。
为解决上述问题，本实用新型提供一种衬套，包括：同轴设置且固装的芯管、橡胶环和套管，所述橡胶环具有通孔，所述芯管插设于所述橡胶环的通孔内，所述套管套设于所述橡胶环的外周面；所述橡胶环内设有至少两个工作腔，各工作腔沿橡胶环周向均匀间隔分布，相邻两个工作腔之间设有橡胶材质的加强筋；沿径向，每一所述工作腔分为气腔和液腔，所述气腔和所述液腔之间通过膜片隔开，所述气腔内填充有气体，所述液腔内填充有液体，所述气腔的外壁与所述套管的内周面贴合，所述液腔靠近所述芯管；各工作腔内气腔的压力不相等。
可选的，所述套管的内周面沿周向间隔设有多个凸起，每一所述凸起与每一所述气腔的外壁贴合。
可选的，每一所述加强筋位于所述气腔中的端面设有凹槽。
可选的，所述套管的内周面沿周向间隔设有多个凸起，每一所述凸起与每一所述气腔的外壁贴合，每一所述加强筋位于所述气腔中的端面设有凹槽。
可选的，所述气腔在未被压缩状态下，所述膜片与所述套管的内周面的径向距离为2mm-8mm；所有气腔的体积占整个衬套体积的20％-30％，所有液腔的体积占整个衬套体积的20％-40％。
可选的，所述工作腔为四个。
可选的，所述工作腔对称设于所述橡胶环内，其中两相对的工作腔沿第一方向布置，另两相对的工作腔沿第二方向布置，所述第一方向为竖直方向且垂直于所述第二方向；沿第一方向布置的工作腔的每一气腔的压力为沿第二方向布置的工作腔的每一气腔的压力的0.33-0.5倍。
可选的，所述工作腔为两个。
可选的，所述工作腔对称设于所述橡胶环内，其中两相对的工作腔沿第一方向布置，所述第一方向为竖直方向；沿竖直方向，所述工作腔包括上工作腔和下工作腔，所述上工作腔的气腔的压力为所述下工作腔的气腔的压力的1-1.15倍。
本实用新型还提供一种悬架，包括上述任一项所述的衬套。
可选的，所述悬架为独立悬架或半独立悬架。
本实用新型还提供一种汽车，包括上述任一项所述的衬套。
可选的，还包括上述任一项所述的悬架。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：
本实用新型的衬套包括：同轴设置且固装的芯管、橡胶环和套管，橡胶环具有通孔，芯管插设于橡胶环的通孔内，套管设于橡胶环的外周面，即橡胶环套设在芯管和套管之间；橡胶环内设有至少两个工作腔，工作腔用来改变衬套的刚度；各工作腔沿橡胶环周向均匀间隔分布，相邻两个工作腔之间设有橡胶材质的加强筋，这样，衬套的周向的任一方向均可通过工作腔改变刚度；且沿径向，每一工作腔分为气腔和液腔，气腔和液腔之间通过膜片隔开，气腔内填充有气体，液腔内填充有液体。
衬套应用于汽车底盘***中，连接悬架***的扭转梁与车身，根据汽车处于不同工况，例如转弯行驶、平坦行驶、颠簸行驶等工况，衬套的芯管会相对套管发生径向偏移，由于气腔的外壁与套管的内周面贴合，液腔靠近芯管，此时，液腔也会随芯管发生径向偏移，继而推动膜片发生径向偏移。
当衬套所受载荷较小时，膜片会压缩气腔，气腔中的气体被压缩，膜片未接触到套管的内周面，气腔发挥气体弹簧的作用，衬套的刚度较小，起到缓冲减振的作用；当衬套所受载荷较大时，膜片同样会压缩气腔，气腔中的气体压缩量较大，膜片会接触到套管的内周面，由于液腔中的液体不能被压缩，液腔显得比较“硬”，这样，较硬的液腔与较硬的套管接触，衬套的刚度较大，能抵抗较大的载荷冲击；那么本实用新型的衬套可以根据汽车所处的工况来调整自身的刚度，可对整个底盘***的舒适性、操稳性进行有效调节和优化，提高汽车在行驶过程中给客户带来的乘坐舒适性和操稳性感受。
且各工作腔内气腔的压力不相等，增加了衬套刚度的可控性。
附图说明
图1是现有技术衬套的立体图；
图2是本实用新型实施例一衬套的立体图；
图3是本实用新型实施例一衬套的立体分解图；
图4是本实用新型实施例一衬套沿长度方向的剖面图；
图5是本实用新型实施例一衬套沿径向的剖面图；
图6是本实用新型实施例二衬套沿径向的剖面图；
图7是本实用新型实施例三衬套沿径向的剖面图。
具体实施方式
现有底盘***中衬套刚度不能随汽车行驶路况作出适应性改变，会影响到驾驶员对不同路况的行驶性能的需求；本实用新型的衬套的橡胶环内设有工作腔，工作腔用来改变衬套的刚度；衬套可以根据汽车所处的工况来调整自身的刚度，可对整个底盘***的舒适性、操稳性进行有效调节和优化，提高汽车在行驶过程中给客户带来的乘坐舒适性和操稳性感受。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
实施例一
参考图2-图5，本实用新型实施例提供一种衬套100，包括：同轴设置且固装的芯管110、橡胶环120和套管130，橡胶环120具有通孔121，芯管110插设于橡胶环120的通孔121内，套管130具有通孔131，套管130套设于橡胶环120的外周面124，即橡胶环120套设在芯管110和套管130之间。
本实施例中，橡胶环120内设有至少两个工作腔122，工作腔122用来改变衬套的刚度；各工作腔122沿橡胶环120周向均匀间隔分布，相邻两个工作腔122之间设有橡胶材质的加强筋123，加强筋123能够起到传递力的作用；这样，衬套100的周向的任一方向均可通过工作腔122改变刚度；且沿径向，每一工作腔122分为气腔122b和液腔122a，气腔122b和液腔122a之间通过膜片125隔开，膜片125为橡胶材质；气腔122b的外壁与套管130的内周面贴合，液腔122a靠近芯管110。本实施例中，可以是先将工作腔122浇灌成型，然后再使用橡胶浇铸形成加强筋123，加强筋123沿橡胶环120周向均匀间隔分布。本实施例中，各工作腔内气腔的压力不相等，增加了衬套刚度的可控性。
气腔122b内填充有气体，气体类型不做限制，只要能被压缩即可，一般采用氮气，一般不采用氧气，因为有了氧气的存在，衬套100容易发生氧化；液腔122a内填充有液体，液体的类型也不做限制，可以使用水、橡胶专用润滑油或润滑脂等，一般使用橡胶专用润滑油，很少采用水，因为水比较重，且水中含有氧气，衬套100容易发生氧化。
此外，参考图5并结合图2所示，套管130的内周面沿周向间隔设有多个凸起132，每一凸起132与每一气腔122b的外壁贴合；即本实施例中，凸起132的数量和气腔122b的数量一致，凸起132的材质较硬，例如尼龙或金属或其它硬材质。
本实用新型的衬套100应用于汽车底盘***中，连接悬架***的扭转梁与车身，根据汽车处于不同工况，例如转弯行驶、平坦行驶、颠簸行驶等工况，衬套100会受到来自径向的载荷，衬套100的芯管110会相对套管130发生径向偏移(图5中方框箭头所示)，加强筋123也会传递来自径向的载荷力；由于气腔122b的外壁与套管130的内周面贴合，液腔122a靠近芯管110，此时，橡胶环120中的加强筋123位于径向偏移方向一侧会被压缩，与径向偏移方向相反的一侧会被拉伸，液腔122a也会随芯管110发生径向偏移，继而推动膜片125发生径向偏移。
当衬套100所受载荷力较小时，液腔122a会沿径向小幅度偏移，膜片125会压缩气腔122b，气腔122b中的气体被压缩，其中气腔122b中的气体会向气腔122b两侧压缩(图5中虚线黑色箭头方向所示)；由于液腔122a径向偏移幅度小，气腔122b中的气体被压缩的量也小，膜片125不会接触到套管130的内周面上的凸起132；气腔122b便发挥气体弹簧的作用，衬套100的刚度较小，起到缓冲减振的作用。
当衬套100所受载荷较大时，液腔122a径向偏移幅度大，膜片125同样会压缩气腔122b，气腔122b中的气体同样会被压缩，且气腔122b内的气体向气腔122b两侧压缩的量较大；气腔122b中的气体压缩量较大，膜片125会接触到套管130的内周面上的凸起132，由于液腔122a中的液体不能被压缩，液腔122a显得比较“硬”，这样，较硬的液腔122a与较硬的套管130的内周面上的凸起132接触，衬套的刚度较大，能抵抗较大的载荷冲击；那么本实用新型的衬套可以根据汽车所处的工况来调整自身的刚度，可对整个底盘***的舒适性、操稳性进行有效调节和优化，提高汽车在行驶过程中给客户带来的乘坐舒适性和操稳性感受。
参考图5并结合图3所示，本实施例中，工作腔122为四个，加强筋123的数量也为四个；参考图5，工作腔122对称设于橡胶环120内，其中两相对的工作腔沿第一方向AC布置，另两相对的工作腔沿第二方向BD布置，第一方向AC为竖直方向且垂直于第二方向BD；沿第一方向AC布置的工作腔122的每一气腔122b的压力为沿第二方向BD布置的工作腔122的每一气腔122b的压力的0.33-0.5倍。
本实施例中，通过采用四个独立的气腔来实现衬套径向不同方向刚度的调节，如图5所示，气腔122b包括第一子气腔A、第二子气腔B、第三子气腔C及第四子气腔D；其中，第一子气腔A和第三子气腔C相对并沿第一方向AC布置(整车上下方向)，第二子气腔B及第四子气腔D相对并沿第二方向BD布置(整车前后方向)；第一子气腔A的压力为PA、第二子气腔B的压力为PB、第三子气腔C的压力为PC、第四子气腔D的压力为PD。
A、C气腔为整车上下方向的两个气腔，B、D气腔为整车前后方向的两个气腔。对于整车而言，通常需要上下方向的刚度较低，以实现整车垂向的减振效果，提高乘员的乘坐舒适性；而前后方向的刚度希望较上下方向更大(通常是上下方向刚度的2-3倍)；这样，衬套100内芯管110相对套管130沿BD方向(整车前后方向)移动时，气腔B、D发挥作用，沿AC方向(整车上下方向)移动时，气腔A、C发挥作用，可确保衬套100在整车上下方向和前后方向有不同的刚度值，同时，可确保汽车直线行驶过程中加速和制动的良好灵敏性。
在其它实施例中，工作腔可以为两个，两个工作腔沿橡胶环周向均匀间隔分布，且两个工作腔在同一直线上，此处可以理解为两个工作腔相对芯管110对称设置，例如沿Z向(垂直于汽车行驶的方向)对称分布，分布结构可参考现有技术的图1，即图1中的通孔14替换为本实施例中的工作腔，工作腔包括气腔和液腔，橡胶环内除了工作腔外注塑橡胶；这样结构的衬套，其Z向的刚度可以通过工作腔调节。
也即，本实施例中，工作腔对称设于橡胶环120内，其中两相对的工作腔沿第一方向(图5中的AC方向)布置，第一方向为竖直方向；沿竖直方向，工作腔包括上工作腔和下工作腔，上工作腔的气腔(相当于图5中的A腔)的压力为下工作腔的气腔(相当于图5中的C腔)的压力的1-1.15倍。
若衬套在自由状态下PA＝PC，则在安装到车辆上承受车辆重力时，芯管110会相对套管130向上偏移一个距离，进而导致衬套在偏心的状态下工作，不利于衬套的疲劳耐久性能；若衬套在自由状态下PA>PC，则自由状态下衬套内芯管110已经相对套管130向下预先偏移了一个距离，当衬套安装到车辆上工作时，衬套芯管110会相对套管130向上偏移一个距离，这样可以抵消自由状态下的预偏移，使得衬套在工作状态下芯管110与套管130同一轴线。
在其它实施例中，根据刚度调节需要，工作腔可以布置在橡胶环的其它位置；在其它实施例中，橡胶环内的工作腔可以为3个、5个、6个，甚至更多；同样，各工作腔沿橡胶环周向均匀间隔分布，相邻两个工作腔之间设有橡胶材质的加强筋。
本实施例中，各工作腔内气腔的压力不相等，增加了衬套刚度的可控性。
实施例二
参考图6，本实施例中橡胶环内的工作腔122也包括气腔122b和液腔122a，同时，橡胶环内也设有加强筋123；和实施例一的不同之处在于：套管130的内周面上没有设置凸起，且每一加强筋123位于气腔122b中的端面设有凹槽126；凹槽126起到气体导向的作用。
当衬套100所受载荷力较小时，液腔122a会沿径向小幅度偏移，膜片125会压缩气腔122b，气腔122b中的气体被压缩，气腔122b内的气体在凹槽126的作用下，气腔122b中的气体会向气腔122b两侧压缩；由于液腔122a径向偏移幅度小，气腔122b中的气体被压缩的量也小，膜片125不会接触到套管130的内周面；气腔122b便发挥气体弹簧的作用，衬套100的刚度较小，起到缓冲减振的作用。
当衬套100所受载荷较大时，液腔122a径向偏移幅度大，膜片125同样会压缩气腔122b，气腔122b内的气体在凹槽126的作用下，气腔122b中的气体会向气腔122b两侧压缩；且气腔122b内的气体向气腔122b两侧压缩的量较大；气腔122b中的气体压缩量较大，膜片125会接触到套管130的内周面，由于液腔122a中的液体不能被压缩，液腔122a显得比较“硬”，这样，较硬的液腔122a与较硬的套管130的内周面接触，衬套的刚度较大，能抵抗较大的载荷冲击；那么本实用新型的衬套可以根据汽车所处的工况来调整自身的刚度，可对整个底盘***的舒适性、操稳性进行有效调节和优化，提高汽车在行驶过程中给客户带来的乘坐舒适性和操稳性感受。
实施例三
参考图7，本实施例中橡胶环内的工作腔122也包括气腔122b和液腔122a，套管130的内周面上也设有凸起132，同时，橡胶环内也设有加强筋123，每一加强筋123位于气腔122b中的端面设有凹槽126；和实施例二的不同之处在于：套管130的内周面沿周向间隔设有多个凸起132，每一凸起132与每一气腔122b的外壁贴合。
当衬套100所受载荷力较小时，液腔122a会沿径向小幅度偏移，膜片125会压缩气腔122b，气腔122b中的气体被压缩，气腔122b内的气体在凹槽126的作用下，其中气腔122b中的气体会向气腔122b两侧压缩(可参考图5中虚线黑色箭头方向所示)；由于液腔122a径向偏移幅度小，气腔122b中的气体被压缩的量也小，膜片125不会接触到套管130的内周面上的凸起132；气腔122b便发挥气体弹簧的作用，衬套100的刚度较小，起到缓冲减振的作用。
当衬套100所受载荷较大时，液腔122a径向偏移幅度大，膜片125同样会压缩气腔122b，气腔122b内的气体在凹槽126的作用下，气腔122b中的气体会向气腔122b两侧压缩，且气腔122b内的气体向气腔122b两侧压缩的量较大；气腔122b中的气体压缩量较大，膜片125会接触到套管130的内周面上的凸起132，由于液腔122a中的液体不能被压缩，液腔122a显得比较“硬”，这样，较硬的液腔122a与较硬的套管130的内周面上的凸起132接触，衬套的刚度较大，能抵抗较大的载荷冲击；那么本实用新型的衬套可以根据汽车所处的工况来调整自身的刚度，可对整个底盘***的舒适性、操稳性进行有效调节和优化，提高汽车在行驶过程中给客户带来的乘坐舒适性和操稳性感受。
实施例四
本实施例中橡胶环内的工作腔122也包括气腔122b和液腔122a，同时，橡胶环内也设有加强筋123，和实施例三的不同之处在于：每一加强筋123位于气腔122b中的端面没有设有凹槽，且套管130的内周面上没有设置凸起；为了使得气腔122b内的气体能够向两侧被压缩，在加强筋123上开若干微小的孔，考虑到加强筋123的强度，所开的若干小孔的数量不能过多，同时所开的若干小孔的深度不能过深，否则，加强筋123会被拉断。
需说明的是，为了保证衬套100具有一定的刚度调节量，实施例一至实施例四中，气腔122b在未被压缩状态下，膜片125与套管130的内周面的径向距离为2mm-8mm，包括2mm和8mm；所有气腔122b的体积占整个衬套100体积的20％-30％，包括20％和30％，所有液腔122a的体积占整个衬套100体积的20％-40％，包括20％和40％；在此范围内，可以满足衬套在小载荷工况及大载荷工况下刚度的调节。
本实用新型实施例还提供一种悬架，包括上述任一所述的衬套，本实施例中的悬架为独立悬架或半独立悬架。
本实用新型实施例还提供一种汽车，包括上述任一所述的衬套，还包括上述所述的悬架。
在汽车处于不同工况时，根据不同工况适时改变衬套的刚度，可以满足驾驶员对汽车行驶性能的多样需求。例如将本技术方案的衬套应用于汽车底盘***中，连接悬架***的扭转梁与车身，根据汽车处于不同工况，例如转弯行驶、平坦行驶、颠簸行驶等工况，实时调整衬套的刚度，可对整个底盘***的舒适性、操稳性进行有效调节和优化，提高汽车在行驶过程中给客户带来的乘坐舒适性和操稳性感受。
虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (13)
1.一种衬套，包括：同轴设置且固装的芯管、橡胶环和套管，所述橡胶环具有通孔，所述芯管插设于所述橡胶环的通孔内，所述套管套设于所述橡胶环的外周面；其特征在于，
所述橡胶环内设有至少两个工作腔，各工作腔沿橡胶环周向均匀间隔分布，相邻两个工作腔之间设有橡胶材质的加强筋；
沿径向，每一所述工作腔分为气腔和液腔，所述气腔和所述液腔之间通过膜片隔开，所述气腔内填充有气体，所述液腔内填充有液体，所述气腔的外壁与所述套管的内周面贴合，所述液腔靠近所述芯管；
各工作腔内气腔的压力不相等。
2.如权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述套管的内周面沿周向间隔设有多个凸起，每一所述凸起与每一所述气腔的外壁贴合。
3.如权利要求1所述的衬套，其特征在于，每一所述加强筋位于所述气腔中的端面设有凹槽。
4.如权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述套管的内周面沿周向间隔设有多个凸起，每一所述凸起与每一所述气腔的外壁贴合，每一所述加强筋位于所述气腔中的端面设有凹槽。
5.如权利要求1-4任一项所述的衬套，其特征在于，所述气腔在未被压缩状态下，所述膜片与所述套管的内周面的径向距离为2mm-8mm；所有气腔的体积占整个衬套体积的20％-30％，所有液腔的体积占整个衬套体积的20％-40％。
6.如权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述工作腔为四个。
7.如权利要求6所述的衬套，其特征在于，所述工作腔对称设于所述橡胶环内，其中两相对的工作腔沿第一方向布置，另两相对的工作腔沿第二方向布置，所述第一方向为竖直方向且垂直于所述第二方向；沿第一方向布置的工作腔的每一气腔的压力为沿第二方向布置的工作腔的每一气腔的压力的0.33-0.5倍。
8.如权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述工作腔为两个。
9.如权利要求8所述的衬套，其特征在于，所述工作腔对称设于所述橡胶环内，其中两相对的工作腔沿第一方向布置，所述第一方向为竖直方向；沿竖直方向，所述工作腔包括上工作腔和下工作腔，所述上工作腔的气腔的压力为所述下工作腔的气腔的压力的1-1.15倍。
10.一种悬架，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的衬套。
11.如权利要求10所述的悬架，其特征在于，所述悬架为独立悬架或半独立悬架。
12.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的衬套。
13.如权利要求12所述的汽车，其特征在于，还包括权利要求10-11任一项所述的悬架。
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