一种悬架系统及车辆论文和设计-杨文豪

全文摘要

本实用新型涉及一种悬架系统及车辆。车辆包括车身和底盘，以及悬架系统，所述悬架系统包括阻尼元件和用于形成弹性元件的电磁弹性装置，所述弹性元件还包括减振弹簧，所述电磁弹性装置串联布置在减振弹簧的传力路径上，所述电磁弹性装置的两个磁性部分沿减振弹簧的传力路径导向移动设置。本实用新型中的电磁弹性装置和减振弹簧串联设置，两个弹性件作用力共线，都能够对车架进行支撑与缓冲。驾驶员能够根据车况及路况，选择性的使用振动弹簧进行支撑或是两者均进行支撑缓冲，并且当磁悬浮装置损坏时，也能够仅通过减振弹簧进行减振，因此，引入减振弹簧解决了现有技术中磁力悬架系统能耗较高、可靠性较差的问题。

主设计要求

1.一种悬架系统，包括阻尼元件和用于形成弹性元件的电磁弹性装置，其特征在于：所述弹性元件还包括减振弹簧，所述电磁弹性装置串联布置在减振弹簧的传力路径上，所述电磁弹性装置的两个磁性部分沿减振弹簧的传力路径导向移动设置。

设计方案

2.根据权利要求1所述的悬架系统，其特征在于：所述电磁弹性装置包括用于对两个磁性部分之间的间距进行限制的限位结构。

3.根据权利要求2所述的悬架系统，其特征在于：所述减振弹簧靠近电磁弹性装置的一端设有导向座，所述电磁弹性装置的其中一个磁性部分固定在导向座上，电磁弹性装置的另一个磁性部分固定在用于与车身固定连接的活动座上，所述活动座与导向座的其中一个上设置有导轨，另一个上装配有与导轨滚动配合的导向滚轮,导轨和导向滚轮对应构成所述限位结构。

4.根据权利要求3所述的悬架系统，其特征在于：所述活动座和导向座的截面均为方形且两者之间在方形的四个侧向均具有间隔，各侧的间隔内均设有所述导向滚轮。

5.根据权利要求1-4任一项所述的悬架系统，其特征在于：所述电磁弹性装置的至少一个磁性部分朝向另一个磁性部分的端面上设有缓冲垫。

6.根据权利要求1-4任一项所述的悬架系统，其特征在于：所述电磁弹性装置设置在减振弹簧的端部。

7.一种车辆，包括车身和底盘，以及设置在车身与底盘之间的悬架系统，其特征在于：所述悬架系统包括上述权利要求1-6中任一项所述的悬架系统。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于：所述车辆采用轮毂电机驱动。

9.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于：所述车辆仅前悬架系统采用包括电磁弹性装置和减振弹簧的弹性元件。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种悬架系统及车辆。

背景技术

近些年来，迫于节能与环保压力，电动汽车正成为全球汽车工业研发的焦点。其中，电动轮驱动电动汽车备受关注，电动轮是将轮毂电机、传动和制动装置都整合到车轮内，车轮由电机直接驱动。该类车型在底盘结构、传动效率、动力性能和操控性能等方面都有独特的优势。但轮毂电机的引入,将显著增加非簧载质量,从而使整车平顺性、轮胎接地性和道路友好性下降，这也影响到轮毂电机电动车的普及与使用，轮毂电机与轮毂结合增加了车辆非簧载质量，恶化了车辆行驶平顺性和安全性，降低了驾驶人员的乘坐舒适性，因此需要改进悬架系统来改进驾驶人的乘坐舒适性。

在现有技术中，悬架系统一般包括导向机构、弹性元件及减振器等，其部件较多，因此汽车底盘高度及弹簧刚度不容易改变，造成了车辆舒适性能难以提升。

授权公告号为CN204367807U的专利文件公开了一种机动车磁力悬挂系统，包括固定架和设置于固定架上下两端的上支架和下支架，上、下支架的左右两端分别设置有磁力悬挂机构以及控制所述磁力悬挂机构工作的电子控制器，而磁力悬挂机构包括三组上下设置的上磁铁和下磁铁，上磁铁和下磁铁构成了电磁弹性装置，电子控制器能够根据悬挂上设置的传感器调节上、下磁铁之间的排斥力大小以提高行车稳定性，在上、下支架之间还设置有作为阻尼元件的液压缓冲器，阻尼元件、液压缓冲器与磁力悬挂机构并联布置，能够防止悬挂大幅度跳动，提高悬挂的稳定性。

这种悬挂系统采用了磁力悬挂机构，能够提高自身的平顺性和稳定性，但是也存在一定的缺点：该悬挂系统中仅依靠磁力悬挂机构实现弹性元件的功能，需要车辆一直为悬挂系统提供电能以使该磁力悬挂机构正常工作，能耗大，车辆的负担加重；一旦该磁力悬挂机构失效之后，整车中没有能够起到弹性支撑，缓冲冲击的弹性元件，车辆无法继续行驶，这种悬挂系统的可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种悬架系统，用以解决现有技术中磁力悬架系统能耗较大、可靠性较差的问题；本实用新型的目的还在于提供一种车辆，这种车辆具有能耗较小，可靠性高的特点。

为实现上述目的，本实用新型的悬架系统的技术方案是：

一种悬架系统，包括阻尼元件和用于形成弹性元件的电磁弹性装置，所述弹性元件还包括减振弹簧，所述电磁弹性装置串联布置在减振弹簧的传力路径上，所述电磁弹性装置的两个磁性部分沿减振弹簧的传力路径导向移动设置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中的电磁弹性装置和减振弹簧串联设置，两个弹性件作用力共线，两者共同构成弹性元件，都能够对车身进行支撑与缓冲，车辆的振动被电磁弹性装置和减振弹簧共同吸收。驾驶员能够根据车况及路况，选择性的使用振动弹簧进行支撑或是两者均进行支撑缓冲；正常行驶时，同时通过电磁弹性装置和减震弹簧进行缓冲，当车辆行驶在路况较好的道路上时，可以关闭电磁弹性装置仅依靠减振弹簧进行减振，悬架系统的不再消耗能量，并且当磁悬浮装置损坏时，也能够仅通过减振弹簧进行减振，提高了悬架系统的稳定性。综上所述，引入减振弹簧解决了现有技术中磁力悬架系统能耗较高、可靠性较差的问题。

进一步的，所述电磁弹性装置包括用于对两个磁性部分之间的间距进行限制的限位结构。通过限位结构能够限制两个磁性部分在车辆振动强烈时脱离，或是防止两个磁性部分之间靠近互相碰撞，提高了可靠性。

进一步的，所述减振弹簧靠近电磁弹性装置的一端设有导向座，所述电磁弹性装置的其中一个磁性部分固定在导向座上，电磁弹性装置的另一个磁性部分固定在用于与车身固定连接的活动座上，所述活动座与导向座的其中一个上设置有导轨，另一个上装配有与导轨滚动配合的导向滚轮,导轨和导向滚轮对应构成所述限位结构。导向滚轮和导轨之间为滚动摩擦，阻力较小，能够减小导向座和活动座之间的阻力对两个磁性部分之间缓冲的影响。

进一步的，所述活动座和导向座的截面均为方形且两者之间沿方形的四个侧向均具有间隔，各侧的间隔内均设有所述导轨和导向滚轮。四个面均通过导轨和导向滚轮配合进行多个方位的导向，效果更好。

进一步的，所述电磁弹性装置的至少一个磁性部分朝向另一个磁性部分的端面上设有缓冲垫。缓冲垫能够对两个磁性部分进行弹性支撑，防止两个磁性部分直接碰撞发生损坏。

进一步的，所述电磁弹性装置设置在减振弹簧的端部。将电磁弹性装置之间设置在减振弹簧的端部操作空间较大，便于安装。

为实现上述目的，本实用新型的车辆的技术方案是：

一种车辆，包括车身和底盘，以及设置在车身与底盘之间的悬架系统，所述悬架系统包括阻尼元件和用于形成弹性元件的电磁弹性装置，所述弹性元件还包括减振弹簧，所述电磁弹性装置串联布置在减振弹簧的传力路径上，所述电磁弹性装置的两个磁性部分沿减振弹簧的传力路径导向移动设置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中的电磁弹性装置和减振弹簧串联设置，两个弹性件作用力共线，两者共同构成弹性元件，都能够对车身进行支撑与缓冲，车辆的振动被电磁弹性装置和减振弹簧共同吸收。驾驶员能够根据车况及路况，选择性的使用振动弹簧进行支撑或是两者均进行支撑缓冲；当车辆行驶在路况较好的道路上时，可以关闭电磁弹性装置仅依靠减振弹簧进行减振，悬架系统的不再消耗能量，并且当磁悬浮装置损坏时，也能够仅通过减振弹簧进行减振，正常行驶，提高了悬架系统的稳定性。综上所示，引入减振弹簧解决了现有技术中磁力悬架系统能耗较高、可靠性较差的问题，由于悬架系统消耗较少，可靠性高，对于车辆来说经济性也变好，并且对于悬架的系统的维修较少。

进一步的，所述电磁弹性装置包括用于对两个磁性部分之间的间距进行限制的限位结构。通过限位结构能够限制两个磁性部分在车辆振动强烈时脱离，或是防止两个磁性部分之间靠近互相碰撞。

进一步的，所述电磁弹性装置设置在减振弹簧的端部。将电磁弹性装置之间设置在减振弹簧的端部操作空间较大，便于安装。

进一步的，所述车辆采用轮毂电机驱动，轮毂电机传动效率较高。

进一步的，所述车辆仅前悬架系统采用由电磁弹性装置和减振弹簧构成的弹性元件。后悬架系统采用异于前悬架系统的传统悬架系统，传统悬架系统采用通过自身弹性形变进行缓冲的弹性元件。由于传统的悬架系统直接与车身和车轮固定连接，能够增强车身的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的车辆的具体实施例的前悬架系统结构示意图；

图2为本实用新型的车辆的具体实施例的电磁弹性装置的结构示意图；

图3为图2中导向座的俯视图。

附图标记说明：1-减振弹簧；2-第二电磁铁；3-第一电磁铁；4-线圈；5-导向滚轮；6-车轮；7-橡胶垫；8-电池；9-控制开关；10-控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的车辆的具体实施例，车辆包括底盘、车身和设置在车身与底盘之间的悬架系统，悬架系统包括阻尼元件和弹性元件，阻尼元件和弹性元件并联设置，阻尼元件能够抑制弹性元件的过分振荡，保证车身稳定。本实施例中的车辆采用轮毂电机来驱动，传动效率高。

如图1所示，前悬架系统中的弹性元件包括减振弹簧1和电磁弹性装置，减振弹簧1和电磁弹性装置串联设置。本实施例中，减振弹簧1顶部设置有用于安装电磁弹性装置的方形的导向座，电磁弹性装置通过导向座设置在了减振弹簧1的顶端，以使电磁弹性装置布置在减振弹簧的传力路径上，减振弹簧1的底部固定连接在车轮6上。电磁弹性装置包括第一电磁铁3和第二电磁铁2，第一电磁铁3和第二电磁铁2沿减振弹簧1的传力路径导向移动设置，两个电磁铁上均缠绕有线圈4，线圈4通电后能够使第一电磁铁3和第二电磁铁2之间产生相斥或是相吸的磁力，从而使得车身悬浮在底盘上或是使车身和底盘结合。本实施例中电磁铁构成磁性部分。

第一电磁铁3固定设置在车身上，第二电磁铁2固定设置在导向座上。具体的，车身上设置有用于与导向座配合的活动座，活动座上设置有开口朝向下方的方形凹陷，第一电磁铁3固定设置在活动座上，为了防止第一电磁铁3和第二电磁铁2之间直接碰撞损伤，第二电磁铁2的顶部有还设置有用于缓冲的橡胶垫7。在其他实施例中，也可以不采用橡胶垫进行缓冲；在其他实施例中，也可以在两个电磁铁相对的面上均设置橡胶垫。

如图2所示，为了便于对第二电磁铁2进行导向，本实施例中活动座的四个侧壁上均设置有导轨，而导向座的四周设置有四个用于与导轨滚动配合的导向滚轮5，导向滚轮5与导轨之间为滚动摩擦，摩擦力较小，因此对两个电磁铁之间的缓冲作用影响较小。导轨两端设置有与导向滚轮5在上下方向上挡止的挡止台阶，导向滚轮5与导轨配合后，导轨通过挡止台阶限制了导向滚轮5的滚动范围，当路遇颠簸时，车辆可能会脱离地面，与车轮6连接的第二电磁铁2在斥力作用下远离第一电磁铁3，而挡止台阶能够防止第二电磁铁2脱出。并且由于导向座的四个方向上均设置了导向滚轮5，还能够限制车身在前后左右方向上的晃动。本实施例中带有挡止台阶的导轨和导向滚轮构成了限位结构，限制了两个电磁铁之间的距离。在其他实施例中，也可以在导向座上设置滑块代替导向滚轮，滑块在导轨上滑动，导轨对滑块进行限位以防止第二电磁铁脱出。在其他实施例中，也可以仅在导向座沿车辆的前后两个方向上设置导向滚轮进行导向，左右方向上通过导向座的外表面与活动座的侧壁接触进行导向，或是左右方向上通过滑块与活动座配合。

如图3所示，本实施例中的第一电磁铁3和第二电磁铁2上的线圈4导电连接有控制开关9，控制开关9连接至电池8，通过操作控制开关9能够开启和关闭电磁弹性装置，同时控制开关9还能够调节第一电磁铁3和第二电磁铁2上线圈4的电流的大小，从而改变两者的磁力的大小，进而改变悬架系统的软硬程度。其中在第二电磁铁2与控制开关9之间还连接有控制器10，控制器10能够改变第二电磁铁2上线圈4电流的流向，从而改变第二电磁铁2磁极的方向，进而调节第二电磁铁2与第一电磁铁3是同性相对还是异性相对。

本实用新型中的车辆前悬架系统采用的是电磁弹性装置与减振弹簧1结合的悬架系统，而后悬架系统采用的是传统的悬架系统，传统的悬架系统采用板簧、螺旋弹簧等能够发生弹性形变的弹性元件，由于传统的悬架系统直接与车身和车轮固定连接，后悬架系统采用传统的悬架系统后能够增强车身的稳定性。前悬架系统能够由驾驶员根据路况来进行调节，例如当路况不佳时，驾驶员打开控制开关9，并通过控制器10调整第二电磁铁2的磁极方向使第二电磁铁2和第一电磁铁3同性相对，此时第一电磁铁3和第二电磁铁2互相排斥，车辆车身与底盘相分离，路遇颠簸时，能够通过磁力与减振弹簧1共同进行缓冲；当路况较好时，可以通过控制开关9切断两块电磁铁上线圈4的电流，此时，第一电磁铁3和第二电磁铁2之间没有磁力，两者之间通过橡胶垫7叠放在一起，车身和底盘之间通过减振弹簧1进行缓冲，此时悬架系统不再消耗能量；当路况较好但汽车车身与底盘结合不紧密时，可以通过调节控制器10改变第二电磁铁2上线圈4中电流的流向，使第一电磁铁3与第二电磁铁2异性相对，两者互相吸引，夹紧橡胶垫7，防止第一电磁铁3和第二电磁铁2分离，车身与底盘之间通过减振弹簧1进行减振。并且当磁悬浮装置损坏时，也能够仅通过减振弹簧进行减振，正常行驶，提高了悬架系统的稳定性。

在其他实施例中，电磁弹性装置中的第一电磁铁也可以不设置在凹陷内，而是设置在车架底面的平面上，此时可以在车身和底盘的其他部位进行导向，例如在电磁弹性装置旁侧设置车身上设置导柱，底盘上设置导套将车身与底盘进行导向。

本实施例中的导向滚轮设置在了导向座上，在其他实施例中，也可以将导向滚轮设置在活动座上，将导轨设置在导向座上。

本实施例中电磁弹性装置中磁性部分为两个电磁铁，在其他实施例中磁性部分也可以一个采用电磁铁，一个采用永磁体，通过改变电磁铁上线圈内的电流大小与方向调节电磁铁的磁力大小和方向。

在其他实施例中，也可以仅后悬架系统中的弹性元件采用上述电磁弹性装置和减振弹簧串联在一起的弹性元件；或是前悬架系统和后悬架系统均采用电磁弹性装置和减振弹簧串联在一起的弹性元件。

本实用新型的悬架系统的实施例，本实施例中悬架系统的结构与上述车辆的具体实施例中的前悬架系统结构相同，在此不再赘述。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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