專利名稱：機械式車高自動調(diào)中器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛懸架靜平衡高度的自動調(diào)節(jié)裝置，尤其是根據(jù)不同靜載荷通過全機 械方式自動保持車輛懸架高度適中的調(diào)中裝置。
背景技術(shù)：
車輛懸架是車架(或車身)與車橋(或車輪)之間的彈性連接部件，主要由彈性元件、 減振器、導(dǎo)向機構(gòu)和車高自動調(diào)中裝置等部分組成。按導(dǎo)向機構(gòu)型式可分為獨立懸架和非獨 立懸架，按彈性元件型式可分為金屬彈簧懸架和空氣(或油氣)彈簧懸架，減振器一般為雙 向作用式筒形液力減振器，可單獨使用的油氣懸架兼有彈簧和減振器的雙重作用。車輛懸架 的基本功用是①衰減由路面不平引起的振動和沖擊，保證汽車具有良好的行駛平順性，使 乘坐舒適和載貨完好，并使車身固有頻率不隨載荷改變而變化；②傳遞車架(或車身)與車 橋(或車輪)之間的力和力矩，保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，使駕駛安全和性能穩(wěn)定； ③減小車高隨裝載而變化，減小車身側(cè)傾和縱傾，保持合適的車身姿態(tài)。
無車高自動調(diào)節(jié)裝置的傳統(tǒng)車輛懸架在重載或輕載時，均會使懸架靜平衡高度偏離適中 高度；若偏離達到一定程度時，就會對車輛性能造成較大的損害①當(dāng)遇到較大的路面顛簸 時，會頻繁沖擊懸架上/下緩沖塊，降低車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性；②迫使輪胎工作在 側(cè)翼部位，改變正常的輪胎定位及運動參數(shù)，導(dǎo)致輪胎與路面附著力減小、胎面和軸承磨損 加速、輪胎行駛阻力增加；③當(dāng)車輛重載且遇較大的路面顛簸時，過小的離地間隙可能導(dǎo)致 底盤觸地受損；④當(dāng)車輛承載不均勻時，車身姿態(tài)改變會使車輛的側(cè)傾(或縱傾)穩(wěn)定性降 低；⑤使近光燈的靜態(tài)照距減小(或增大)，在黑暗路況下危及自身車輛(或?qū)Ψ絹碥嚰靶腥? 的行駛安全。
因此，采用車高自動調(diào)節(jié)裝置不僅能改善懸架性能、延長機件壽命，還能保持車身姿態(tài)、 兼具靜態(tài)型前照燈自動調(diào)平裝置的功用，使車輛自動滿足相關(guān)國家(或地區(qū))針對汽車前照 燈照距的強制性法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)(對未裝懸架高度自動調(diào)中裝置或前照燈自動調(diào)平裝置的車輛， 其近光光軸相對路面的靜態(tài)下傾度與受裝載量影響的車身俯仰角有關(guān))。
傳統(tǒng)的車高自動調(diào)節(jié)裝置主要通過無源的自供泵式減振器、有源的空氣懸架和油氣懸架 三種方式來實現(xiàn)。①自供泵式減振器(諸如ZF Sachs公司開發(fā)的Nivomat系統(tǒng))兼具液力減 振器和輔助彈簧的雙重功能，能利用車輛懸架的上下運動來自動調(diào)節(jié)隨靜載荷改變的懸架靜 平衡高度，使懸架靜平衡高度始終保持在適中高度附近；雖然該裝置具有諸多優(yōu)點車身固 有頻率基本不隨載荷而變化，無須外界供能、結(jié)構(gòu)緊湊、易于改裝、且免維護；但其缺點也 較多液壓結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度要求高、使用壽命較短、維修成本較高；另外，由于采用單 筒充高壓氣式減振器結(jié)構(gòu)，雖然阻力響應(yīng)較快，但對油封要求偏高，并使摩擦阻尼和懸架剛 度顯著增大，故不適用于重載或低剛度懸架場合；因而，該裝置目前僅在高級轎車(或SUV) 上得到推廣應(yīng)用。②空氣(或油氣)懸架采用高度閥來增減空氣(或油氣)彈簧中的壓縮空 氣量(或液壓油量)，以保持合適的懸架靜平衡高度；該懸架的優(yōu)點是可根據(jù)載荷和路況實 現(xiàn)任意車高及姿態(tài)的自動調(diào)節(jié)、車身固有頻率不隨裝載而改變、且固有頻率較低；缺點是 需外界能量供給、附屬結(jié)構(gòu)較多、重量體積較大、使用壽命較短、安裝或改裝不便、且制造 和維護成本較高；故目前主要用于豪華客車、重型貨車和高級轎車。發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是為彌補傳統(tǒng)車輛懸架高度自動調(diào)節(jié)裝置的各自不足， 本實用新型提供一種機械式車輛懸架高度自動調(diào)中器，能根據(jù)不同靜載荷通過全機械方式自 動保持懸架靜平衡高度處于預(yù)設(shè)的調(diào)中高度附近。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是自動調(diào)中器與懸架彈簧串聯(lián)(或自動
調(diào)中器串聯(lián)輔助彈簧后與懸架彈簧并聯(lián))安裝在簧上/簧下質(zhì)量間，利用路面不平引起的懸架 運動，通過自動調(diào)中器的往復(fù)、間歇、防逆轉(zhuǎn)等運動機構(gòu)，帶動懸架彈簧(或輔助彈簧)與 自動調(diào)中器的聯(lián)接端，按靜載荷大小作往復(fù)不等幅的間歇運動，從而相應(yīng)調(diào)整該聯(lián)接端與自 動調(diào)中器固定端間的靜平衡距離，并經(jīng)上下數(shù)次懸架運動后，使懸架靜平衡高度達到并保持 在預(yù)設(shè)的調(diào)中高度附近，而不隨靜載荷變化而改變。另外，為使調(diào)中器的運行頻度降低、工 作壽命延長，可按懸架調(diào)中高度對稱設(shè)置一段空行程，僅讓超出一定幅度的懸架工作撓度起 調(diào)中作用。
本實用新型的有益效果是車輛懸架高度調(diào)中采用全機械方式自動實現(xiàn)，改善了傳統(tǒng)車 輛懸架高度自動調(diào)節(jié)裝置的各自不足，具有結(jié)構(gòu)簡單、改裝方便、無須外界供能，通過改變 其安裝結(jié)構(gòu)形式，可適用于現(xiàn)有大部分車用懸架(包括重載或低剛度懸架)。
以下結(jié)合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。 圖l是本實用新型之車高自動調(diào)中懸架的原理結(jié)構(gòu)。 圖2是本實用新型之機械式車高自動調(diào)中懸架的裝配結(jié)構(gòu)。 圖3是圖2的A—A剖視圖。
圖4是本實用新型之外軸主動型雙向檔塊式超越離合器的裝配結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)。 圖5是本實用新型之內(nèi)軸主動型雙向檔塊式超越離合器的裝配結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
1. 在圖l所示實施例中，本實用新型之車高自動調(diào)中懸架的原理結(jié)構(gòu)主要由懸架彈簧 (3)、減振器(7)、緩沖塊(6)、自動調(diào)中器(2)等組件構(gòu)成，其相關(guān)結(jié)構(gòu)主要包括車身 (1)、車輪(4)、輪胎(5)等，其中懸架彈簧和自動調(diào)中器串聯(lián)后與減振器并聯(lián)安裝在車
身與車輪間。
機械式高度自動調(diào)中懸架的工作原理是利用路面不平引起的懸架運動，通過自動調(diào)中 器的往復(fù)、間歇和防逆轉(zhuǎn)等運動機構(gòu)，帶動懸架彈簧上端按靜載荷大小作上下不等幅的往復(fù) 間歇運動，從而相應(yīng)調(diào)整懸架彈簧上端與車身間的靜平衡距離(靜載荷增大時，靜平衡距離 相應(yīng)增大；反之，則靜平衡距離相應(yīng)減小)，并經(jīng)上下數(shù)次懸架運動后，使懸架靜平衡位置達 到并保持在預(yù)設(shè)的調(diào)中高度附近，而不隨靜載荷變化而改變。
自動調(diào)中器的主要特性是增大調(diào)中器的傳動比能縮短調(diào)中時間，但同時也會加大調(diào)中 運動振幅，使調(diào)中偏差量增大。為使調(diào)中器的運行頻度降低、工作壽命延長，可按懸架調(diào)中 高度對稱設(shè)置一段空行程，僅讓超出一定幅度的懸架工作撓度起調(diào)中作用；但這樣會增加調(diào) 中時間，且小幅激振時具有一定的調(diào)中偏差量。因此，在調(diào)中器結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)合理選定其 傳動比和空行程。
2. 在圖2和3所示實施例中，本實用新型之機械式車高自動調(diào)中懸架的裝配結(jié)構(gòu)主要由 懸架彈簧(3)、減振器(6)、自動調(diào)中器等組件構(gòu)成，其相關(guān)結(jié)構(gòu)主要包括車身(1)、車 架(2)、車輪(4)、車橋(5)等，自動調(diào)中器主要由連桿(7)、擺桿(8)、齒條(9)、殼 體(10)、輔助彈簧(11)、雙向檔塊式超越離合器(12)、雙向楔塊式超越離合器(13)、齒 輪(14)等部件構(gòu)成。其中雙向檔塊式超越離合器、雙向楔塊式超越離合器、齒輪齒條副同軸線安裝在殼體內(nèi)，殼體固定在車架(或車身)上(以免增大簧下質(zhì)量，降低懸架性能)， 連桿上/下端分別與擺桿一端和車橋鉸接，擺桿另一端與雙向檔塊式超越離合器的主動軸固 接，輔助彈簧上/下端分別與齒條和車橋聯(lián)接。
機械式車高自動調(diào)中懸架的工作原理是雙向檔塊式超越離合器具有間歇性轉(zhuǎn)動輸出特 性(即轉(zhuǎn)動輸入為離開調(diào)中位置方向時有輸出，反之則無輸出)，其輸入行程的調(diào)中位置對應(yīng) 預(yù)設(shè)的懸架調(diào)中高度；雙向楔塊式超越離合器具有單向傳遞轉(zhuǎn)動特性(即輔助彈簧的推力不 能通過齒輪齒條副反向驅(qū)動雙向檔塊式超越離合器的從動軸)。當(dāng)車身靜載荷增加時，連桿的 靜平衡位置相對其調(diào)中位置上移；路面不平引起的懸架上/下運動通過連桿擺桿副，使雙向檔 塊式超越離合器輸出雙向不等幅轉(zhuǎn)動(該轉(zhuǎn)動幅差即為車身靜載荷引起的相對上移)，并通過 雙向楔塊式超越離合器和齒輪齒條機構(gòu)，使輔助彈簧的上端作上/下不等幅運動，輔助彈簧逐 漸被壓縮，產(chǎn)生推力舉升車身，從而使連桿的靜平衡位置不斷下移，直至回到其調(diào)中位置附 近；靜載荷減小時的運動規(guī)律與增加時相反。這樣就使懸架靜平衡高度始終保持在預(yù)設(shè)的調(diào) 中高度附近，而不隨靜載荷變化而改變。另外，為使調(diào)中后的車身固有頻率不隨靜載荷而變， 可將輔助彈簧設(shè)計成變剛度特性；連桿擺桿副也可為齒條齒輪副，但為達到減速目的，齒輪 半徑可能會較大，不利于減小調(diào)中器的體積和重量。
3.在圖4和5所示實施例中，本實用新型之雙向檔塊式超越離合器按主動軸部位不同， 可分為外軸主動型(圖4)和內(nèi)軸主動型(圖5)兩種；其裝配結(jié)構(gòu)主要由兩個單向檔塊式超 越離合器按正/反面(al 3/b1 3)配對共軸安裝而成；其工作狀態(tài)可分為逆時針旋轉(zhuǎn)狀態(tài) (al和bl)、預(yù)設(shè)的調(diào)中位置(a2和b2)和順時針旋轉(zhuǎn)狀態(tài)(a3和b3)，預(yù)設(shè)的調(diào)中位置對 應(yīng)于預(yù)設(shè)的懸架調(diào)中位置；其中，單向檔塊式超越離合器主要由從動軸(1)、主動軸(2)、 壓縮彈簧頂桿(3)、滾柱(4)、扭轉(zhuǎn)彈簧檔塊(5)等組件構(gòu)成。該機構(gòu)的特點是承載能力 強、沖擊噪聲小、摩擦阻尼低、運行平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉和維護方便。
外軸主動型單向檔塊式超越離合器正面安裝時的工作原理是當(dāng)主動軸逆時針離開調(diào)中 位置轉(zhuǎn)動時，主動軸通過滾柱壓緊從動軸，從而帶動從動軸一起轉(zhuǎn)動，扭轉(zhuǎn)彈簧檔塊受限位 約束(僅允許克服扭轉(zhuǎn)彈簧順時針轉(zhuǎn)動)仍停留在原位；當(dāng)主動軸向調(diào)中位置順時針返回時， 滾柱克服壓縮彈簧頂桿處于松動狀態(tài)，從動軸擺脫主動軸而靜止；當(dāng)主動軸越過調(diào)中位置繼 續(xù)順時針轉(zhuǎn)動時，通過滾柱推動檔塊克服扭轉(zhuǎn)彈簧一起轉(zhuǎn)動；當(dāng)主動軸向調(diào)中位置逆時針返 回時，由于扭轉(zhuǎn)彈簧檔塊的反推作用，滾柱仍能克服壓縮彈簧頂桿處于松動狀態(tài)，從而使從 動軸仍保持靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)主動軸到達調(diào)中位置時，檔塊受限位約束停留在起始位置，滾柱受 壓縮彈簧頂桿推動重新壓緊主/從動軸。按此運動規(guī)律循環(huán)往復(fù)，單向檔塊式超越離合器正面 安裝時僅在主動軸逆時針離開調(diào)中位置轉(zhuǎn)動時驅(qū)動從動軸；同理，反面安裝時僅在主動軸順 時針離開調(diào)中位置轉(zhuǎn)動時驅(qū)動從動軸；因此，將兩個單向檔塊式超越離合器按正/反面配對共 軸安裝時，就能實現(xiàn)間歇性轉(zhuǎn)動輸出特性(即轉(zhuǎn)動輸入為離開調(diào)中位置方向時有輸出，反之 則無輸出)。
內(nèi)軸主動型雙向檔塊式超越離合器的工作原理類似于外軸主動型，不同的是內(nèi)軸為主 動輸入、外軸為從動輸出。由于外軸主動型的頂桿孔只能從外側(cè)面加工成通孔，制造成本較 內(nèi)軸主動型有所上升，但由于主動軸在外圈，使調(diào)中器的結(jié)構(gòu)布置得到簡化，反而降低了調(diào) 中器的總體成本。因此，本實用新型采用外軸主動型雙向檔塊式超越離合器。
權(quán)利要求1. 一種機械式車高自動調(diào)中器，其特征是主要由連桿、擺桿、齒條、殼體、輔助彈簧、雙向檔塊式超越離合器、雙向楔塊式超越離合器、齒輪構(gòu)成，其中雙向檔塊式超越離合器、雙向楔塊式超越離合器、齒輪齒條副同軸線安裝在殼體內(nèi)，殼體固定在車架或車身上，連桿上/下端分別與擺桿一端和車橋鉸接，擺桿另一端與雙向檔塊式超越離合器的主動軸固接，輔助彈簧上/下端分別與齒條和車橋聯(lián)接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機械式車高自動調(diào)中器，其特征是可按懸架調(diào)中高度對稱設(shè) 置一段空行程；可將輔助彈簧設(shè)計成變剛度特性；連桿擺桿副也可為齒條齒輪副。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機械式車高自動調(diào)中器，其特征是雙向檔塊式超越離合器按 主動軸部位不同，可分為外軸主動型和內(nèi)軸主動型兩種；其裝配結(jié)構(gòu)主要由兩個單向檔塊式 超越離合器按正/反面配對共軸安裝而成；其調(diào)中位置對應(yīng)于預(yù)設(shè)的懸架調(diào)中位置；其中，單 向檔塊式超越離合器主要由從動軸、主動軸、壓縮彈簧頂桿、滾柱、扭轉(zhuǎn)彈簧檔塊構(gòu)成。
專利摘要一種機械式車高自動調(diào)中器，能利用路面不平引起的懸架運動，根據(jù)不同靜載荷且通過全機械方式，使懸架靜平衡高度自動達到并保持在預(yù)設(shè)的調(diào)中高度附近，而不隨靜載荷變化而改變。主要由連桿、擺桿、齒條、殼體、輔助彈簧、雙向檔塊式超越離合器、雙向楔塊式超越離合器、齒輪等部件構(gòu)成，其中雙向檔塊式超越離合器、雙向楔塊式超越離合器、齒輪齒條副同軸線安裝在殼體內(nèi)，殼體固定在車架或車身上，連桿上/下端分別與擺桿一端和車橋鉸接，擺桿另一端與雙向檔塊式超越離合器的主動軸固接，輔助彈簧上/下端分別與齒條和車橋聯(lián)接。
文檔編號B60G17/00GK201257884SQ20082012518
公開日2009年6月17日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
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