一種防側(cè)傾可變彈簧鋼度的裝置

楊立平

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100000）

前言

在汽車行進(jìn)過程中，當(dāng)進(jìn)入彎道時(shí)由于離心力的作用，汽車自燃會(huì)出現(xiàn)側(cè)傾現(xiàn)象，直接影響乘客的舒適感。現(xiàn)代汽車的減振系統(tǒng)是利用固定彈簧鋼度，同時(shí)沒有阻擋側(cè)傾的實(shí)物，造成了減振防側(cè)傾的效果不佳。

為解決該問題，特設(shè)計(jì)出一種仿側(cè)傾可變彈簧鋼度的裝置，以改善目前汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾現(xiàn)象。

1 產(chǎn)品性質(zhì)與功用

該項(xiàng)設(shè)計(jì)屬于汽車減振系統(tǒng)的改善裝置。用于改善汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)側(cè)傾，同時(shí)解決為追求舒適采用軟彈簧而側(cè)傾現(xiàn)象加重；若采用剛度大的彈簧，側(cè)傾雖有所改善但垂直方向的減振（舒適度）又會(huì)變差的矛盾。

2 產(chǎn)品的技術(shù)背景

該項(xiàng)技術(shù)目前還沒有應(yīng)用于汽車減振系統(tǒng)中。現(xiàn)代汽車底盤所用的減振系統(tǒng)的橫行穩(wěn)定桿只是在轉(zhuǎn)彎時(shí)阻止輪胎上抬（如左轉(zhuǎn)時(shí)車的右側(cè)被壓縮，實(shí)際是懸架彈簧被壓縮，同時(shí)車輪有向上抬起的趨勢(shì)），而沒有阻止懸架彈簧的壓縮變形。現(xiàn)在減振系統(tǒng)存在的問題是，降低懸架彈簧本身的剛度的空間比較小，因此，成本較高。為降低轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾現(xiàn)象，不得不將懸架彈簧做的更硬，其結(jié)果是降低了垂直方向的舒適度（遇有不平路面時(shí)垂直方向壓伸幅度小即減振生硬）；但如果降低懸架彈簧的剛度，垂直方向的減振效果明顯，但轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾又加重。

因此該項(xiàng)技術(shù)即解決了垂直方向的舒適度，同時(shí)在轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾現(xiàn)象又減少。使得駕乘者的舒適度更加完美。

3 產(chǎn)品詳細(xì)介紹

3.1 產(chǎn)品說明

該產(chǎn)品是在原汽車底盤懸架基礎(chǔ)上，加裝可移動(dòng)的限制彈簧變形的彈性擋塊。其目的是輔助現(xiàn)有的橫向拉桿穩(wěn)定器，進(jìn)一步減小汽車在通過彎道時(shí)的側(cè)傾現(xiàn)象。同時(shí)，可再降低彈簧剛度，使垂直方向的緩沖效果更加明顯，駕乘者的舒適度更有提高；降低彈簧的成本，從而降低整車的成本，但又使得車輛的轉(zhuǎn)彎通過能力有所提高。總之是讓駕乘者更加舒適，降低車輛的制造成本。

3.2 產(chǎn)品構(gòu)成與功能

該項(xiàng)技術(shù)主要由彈簧1，懸架彈簧上支座2，懸架彈簧下支座2，兩個(gè)平行設(shè)置的導(dǎo)向件4，支撐套筒5，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)件6，縱向移動(dòng)擋塊7，復(fù)位彈簧8等組成，如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品構(gòu)成與功能圖

其中，下拉線的作用是連接左右橫向移動(dòng)板的；上拉線的作用是連接懸架彈簧上支座與杠桿撥叉的；導(dǎo)線滑輪的作用是讓拉線變向且傳動(dòng)拉線力的；縱向移動(dòng)擋塊的作用是阻止被壓縮的彈簧繼續(xù)發(fā)生壓縮變形，而其上的橡膠塊的作用是緩沖與上彈簧支座接觸時(shí)的沖擊；縱向移動(dòng)擋塊回位彈簧的作用是，當(dāng)汽車完成彎道行駛后，懸架彈簧回復(fù)原始位置時(shí)將其迅速向上拉回原位，以避免橫向移動(dòng)板回位時(shí)與懸架彈簧下支座發(fā)生摩擦而影響橫向回移速度；橫向移動(dòng)板的作用是，將縱向移動(dòng)擋塊推向懸架彈簧和遠(yuǎn)離懸架彈簧；橫向移動(dòng)板回位簧的作用是，當(dāng)汽車完成彎道行駛后，懸架彈簧回復(fù)原始位置時(shí)將其迅速向遠(yuǎn)離懸架彈簧位置拉回原位，以避免垂直振動(dòng)時(shí)阻礙懸架彈簧的正常緩振；撥叉的作用是，當(dāng)懸架被拉伸時(shí)，拉線上移帶動(dòng)杠桿撥叉將橫向移動(dòng)板推向懸架彈簧；杠桿撥叉固位彈簧的作用是確保汽車直線行駛時(shí)，將下拉線拉緊而不影響懸架彈簧上下移動(dòng)，同時(shí)避免拉線被其他相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件擠壓而損壞；汽車懸架彈簧與懸架彈簧上下支座屬于原由結(jié)構(gòu)這里不在陳述。

4 產(chǎn)品的原理分析

目前，汽車采用的橫向穩(wěn)定桿系統(tǒng)，對(duì)懸架彈簧的剛度要求相對(duì)還是比較大。對(duì)于駕乘者的舒適度追求還是有距離。也就是說如果保證垂直方向的緩振要求，單靠現(xiàn)有的橫向穩(wěn)定桿系統(tǒng)，很難確保汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)人們對(duì)于防側(cè)傾的舒適度要求；但如果提高懸架彈簧剛度，側(cè)傾現(xiàn)象減緩了，垂直方向的緩振又會(huì)變差，影響了駕乘者的舒適度。如何即保證側(cè)傾小，同時(shí)還具有舒適的垂直方向的緩振性能。本產(chǎn)品就是解決上述問題而設(shè)計(jì)的。

4.1 右轉(zhuǎn)工作原理

汽車右傳時(shí)，右側(cè)杠桿撥叉與橫向移動(dòng)板的接觸點(diǎn)在水平線以上，左側(cè)杠桿撥叉與橫向移動(dòng)板的接觸點(diǎn)則在水平線以下（如圖1所示）。當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)懸架彈簧被壓縮，而右側(cè)懸架彈簧被拉伸。此時(shí)，被拉伸的右側(cè)彈簧帶動(dòng)上拉線向上拉動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)杠桿撥叉另一側(cè)下移，推動(dòng)右側(cè)橫向移動(dòng)板移近懸架彈簧（向左移動(dòng)）。當(dāng)右側(cè)橫向移動(dòng)板向左移動(dòng)時(shí)，下拉線通過跨繞的導(dǎo)線滑輪將左側(cè)的橫向移動(dòng)板也移向左側(cè)懸架彈簧（向右移動(dòng)），運(yùn)動(dòng)原理參看圖1箭頭所示。同時(shí)將被壓縮的左懸架彈簧彈性的（橡膠塊的作用）頂住（剛性的縱向移動(dòng)擋塊的作用），相當(dāng)于提高了左側(cè)懸架彈簧的剛度。使左右懸架彈簧在通過彎道時(shí)達(dá)到平衡，減小了側(cè)傾趨勢(shì)，而縱向移動(dòng)擋塊就是可變彈簧剛度的形成元件。

當(dāng)汽車彎道行程完成后，右側(cè)懸架彈簧回復(fù)原長(zhǎng)度。上拉線松弛，在橫向移動(dòng)板回位拉簧的作用下，將橫向移動(dòng)板拉回原位置（向右遠(yuǎn)離懸架彈簧的方向），右側(cè)下拉線松弛；在左側(cè)橫向移動(dòng)板向左移動(dòng)的同時(shí)，右側(cè)橫向移動(dòng)板在回位彈簧的作用下，也將其拉回原位。右側(cè)的下拉線也松弛，下拉線的松弛有助于左右橫向移動(dòng)板的迅速回位，同時(shí)在撥叉固位彈簧的作用下，下拉線被拉緊，以保證橫向移動(dòng)板位置不動(dòng)，汽車在直線行程時(shí)懸架彈簧的垂直方向移動(dòng)不受影響。

4.2 左轉(zhuǎn)時(shí)工作原理

汽車左轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)杠桿撥叉與橫向移動(dòng)板的接觸點(diǎn)在水平線以下，左側(cè)杠桿撥叉與橫向移動(dòng)板的接觸點(diǎn)則在水平線以上。其他結(jié)構(gòu)均與右轉(zhuǎn)時(shí)相同，具體原理如下（參看原理示意圖2）：

圖2 左轉(zhuǎn)原理示意圖

當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)懸架彈簧被壓縮，而左側(cè)懸架彈簧被拉伸。此時(shí)，被拉伸的左側(cè)懸架彈簧帶動(dòng)上拉線向上拉動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)杠桿撥叉另一側(cè)下移，推動(dòng)左側(cè)橫向移動(dòng)板移近懸架彈簧（向右移動(dòng)）。當(dāng)左側(cè)橫向移動(dòng)板向右移動(dòng)時(shí)，下拉線通過跨繞的導(dǎo)線滑輪將右側(cè)的橫向移動(dòng)板也移向右側(cè)懸架彈簧（向左移動(dòng)）。

同時(shí)將被壓縮的右懸架彈簧彈性的（橡膠塊的作用）頂住（剛性的縱向移動(dòng)擋塊的作用），相當(dāng)于提高了左側(cè)懸架彈簧的剛度。使左右懸架彈簧在通過彎道時(shí)達(dá)到平衡，減小了側(cè)傾趨勢(shì)，而縱向移動(dòng)擋塊就是可變彈簧剛度的形成元件。

當(dāng)汽車彎道行程完成后，左側(cè)懸架彈簧回復(fù)原長(zhǎng)度。上拉線松弛，在橫向移動(dòng)板回位拉簧的作用下，將橫向移動(dòng)板拉回原位置（向左遠(yuǎn)離懸架彈簧的方向），左側(cè)下拉線也松弛；在左側(cè)橫向移動(dòng)板向左移動(dòng)的同時(shí)，右側(cè)橫向移動(dòng)板在回位彈簧的作用下，也將其拉回原位，右側(cè)的下拉線也松弛，下拉線的松弛有助于左右橫向移動(dòng)板的迅速回位，同時(shí)在撥叉固位彈簧的作用下，下拉線被拉緊，以保證橫向移動(dòng)板位置不動(dòng)，汽車在直線行程時(shí)懸架彈簧的垂直方向移動(dòng)不受影響。

5 本產(chǎn)品的基本構(gòu)思和發(fā)明創(chuàng)造要點(diǎn)

5.1 基本構(gòu)思

當(dāng)汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)（參看示意圖2），右側(cè)懸架彈簧被壓縮，左側(cè)懸架彈簧被拉伸。此時(shí)，左側(cè)上拉線就被向上拉伸，同時(shí)帶動(dòng)左側(cè)杠桿撥叉外端上移。而與橫向移動(dòng)板接觸的杠桿撥叉下移，推動(dòng)左側(cè)橫向移動(dòng)板向懸架彈簧移動(dòng)，而橫向移動(dòng)板又帶動(dòng)下拉線和右側(cè)的杠桿撥叉運(yùn)動(dòng)，將右橫向移動(dòng)板推向右側(cè)懸架彈簧。同時(shí)阻止右側(cè)懸架彈簧的被壓縮趨勢(shì)，由于縱向移動(dòng)擋塊是橡膠與金屬組合體，因此起到了增加懸架彈簧剛度的目的。

在汽車直線行駛時(shí)，橫向移動(dòng)板和縱向移動(dòng)擋塊，在各自回位彈簧作用下，與懸架彈簧在橫向保持一定距離，并不影響懸架彈簧的垂直運(yùn)動(dòng)和減振效果。這樣，即起到了降低懸架彈簧本身的剛度，使得架乘者更加舒適，又改善了汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾趨勢(shì)。

當(dāng)然汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，道理一樣，只不過各自的運(yùn)動(dòng)方向相反而已。

5.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

橫向移動(dòng)板與縱向移動(dòng)擋塊，提高汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)被壓縮端懸架彈簧的剛度，減小轉(zhuǎn)彎時(shí)汽車整體的側(cè)傾現(xiàn)象，同時(shí)可以降低懸架彈簧自身的剛度，使制造成本下降，提高了駕乘人員的舒適度。

6 效益分析

該產(chǎn)品是在原有懸架基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，對(duì)于原結(jié)構(gòu)沒有改動(dòng)，只是添加了輔助性的結(jié)構(gòu)。因此，在不破壞原車結(jié)構(gòu)的前提下，進(jìn)行改造和完善，即不影響安全也不淘汰舊設(shè)備。充分利用了原有的結(jié)構(gòu)，達(dá)到了節(jié)約和沿用的目的，對(duì)于廠家和用戶都沒有任何損失，且達(dá)到提高舒適度和駕乘安全感的目的。