一种防侧倾可变弹簧钢度的装置

杨立平

（北京电子科技职业学院，北京 100000）

前言

在汽车行进过程中，当进入弯道时由于离心力的作用，汽车自燃会出现侧倾现象，直接影响乘客的舒适感。现代汽车的减振系统是利用固定弹簧钢度，同时没有阻挡侧倾的实物，造成了减振防侧倾的效果不佳。

为解决该问题，特设计出一种仿侧倾可变弹簧钢度的装置，以改善目前汽车转弯时的侧倾现象。

1 产品性质与功用

该项设计属于汽车减振系统的改善装置。用于改善汽车转弯时侧倾，同时解决为追求舒适采用软弹簧而侧倾现象加重；若采用刚度大的弹簧，侧倾虽有所改善但垂直方向的减振（舒适度）又会变差的矛盾。

2 产品的技术背景

该项技术目前还没有应用于汽车减振系统中。现代汽车底盘所用的减振系统的横行稳定杆只是在转弯时阻止轮胎上抬（如左转时车的右侧被压缩，实际是悬架弹簧被压缩，同时车轮有向上抬起的趋势），而没有阻止悬架弹簧的压缩变形。现在减振系统存在的问题是，降低悬架弹簧本身的刚度的空间比较小，因此，成本较高。为降低转弯时的侧倾现象，不得不将悬架弹簧做的更硬，其结果是降低了垂直方向的舒适度（遇有不平路面时垂直方向压伸幅度小即减振生硬）；但如果降低悬架弹簧的刚度，垂直方向的减振效果明显，但转弯时的侧倾又加重。

因此该项技术即解决了垂直方向的舒适度，同时在转弯时的侧倾现象又减少。使得驾乘者的舒适度更加完美。

3 产品详细介绍

3.1 产品说明

该产品是在原汽车底盘悬架基础上，加装可移动的限制弹簧变形的弹性挡块。其目的是辅助现有的横向拉杆稳定器，进一步减小汽车在通过弯道时的侧倾现象。同时，可再降低弹簧刚度，使垂直方向的缓冲效果更加明显，驾乘者的舒适度更有提高；降低弹簧的成本，从而降低整车的成本，但又使得车辆的转弯通过能力有所提高。总之是让驾乘者更加舒适，降低车辆的制造成本。

3.2 产品构成与功能

该项技术主要由弹簧1，悬架弹簧上支座2，悬架弹簧下支座2，两个平行设置的导向件4，支撑套筒5，往复运动的滑动件6，纵向移动挡块7，复位弹簧8等组成，如图1所示。

图1 产品构成与功能图

其中，下拉线的作用是连接左右横向移动板的；上拉线的作用是连接悬架弹簧上支座与杠杆拨叉的；导线滑轮的作用是让拉线变向且传动拉线力的；纵向移动挡块的作用是阻止被压缩的弹簧继续发生压缩变形，而其上的橡胶块的作用是缓冲与上弹簧支座接触时的冲击；纵向移动挡块回位弹簧的作用是，当汽车完成弯道行驶后，悬架弹簧回复原始位置时将其迅速向上拉回原位，以避免横向移动板回位时与悬架弹簧下支座发生摩擦而影响横向回移速度；横向移动板的作用是，将纵向移动挡块推向悬架弹簧和远离悬架弹簧；横向移动板回位簧的作用是，当汽车完成弯道行驶后，悬架弹簧回复原始位置时将其迅速向远离悬架弹簧位置拉回原位，以避免垂直振动时阻碍悬架弹簧的正常缓振；拨叉的作用是，当悬架被拉伸时，拉线上移带动杠杆拨叉将横向移动板推向悬架弹簧；杠杆拨叉固位弹簧的作用是确保汽车直线行驶时，将下拉线拉紧而不影响悬架弹簧上下移动，同时避免拉线被其他相对运动的部件挤压而损坏；汽车悬架弹簧与悬架弹簧上下支座属于原由结构这里不在陈述。

4 产品的原理分析

目前，汽车采用的横向稳定杆系统，对悬架弹簧的刚度要求相对还是比较大。对于驾乘者的舒适度追求还是有距离。也就是说如果保证垂直方向的缓振要求，单靠现有的横向稳定杆系统，很难确保汽车转弯时人们对于防侧倾的舒适度要求；但如果提高悬架弹簧刚度，侧倾现象减缓了，垂直方向的缓振又会变差，影响了驾乘者的舒适度。如何即保证侧倾小，同时还具有舒适的垂直方向的缓振性能。本产品就是解决上述问题而设计的。

4.1 右转工作原理

汽车右传时，右侧杠杆拨叉与横向移动板的接触点在水平线以上，左侧杠杆拨叉与横向移动板的接触点则在水平线以下（如图1所示）。当汽车右转弯时，左侧悬架弹簧被压缩，而右侧悬架弹簧被拉伸。此时，被拉伸的右侧弹簧带动上拉线向上拉动，同时带动杠杆拨叉另一侧下移，推动右侧横向移动板移近悬架弹簧（向左移动）。当右侧横向移动板向左移动时，下拉线通过跨绕的导线滑轮将左侧的横向移动板也移向左侧悬架弹簧（向右移动），运动原理参看图1箭头所示。同时将被压缩的左悬架弹簧弹性的（橡胶块的作用）顶住（刚性的纵向移动挡块的作用），相当于提高了左侧悬架弹簧的刚度。使左右悬架弹簧在通过弯道时达到平衡，减小了侧倾趋势，而纵向移动挡块就是可变弹簧刚度的形成元件。

当汽车弯道行程完成后，右侧悬架弹簧回复原长度。上拉线松弛，在横向移动板回位拉簧的作用下，将横向移动板拉回原位置（向右远离悬架弹簧的方向），右侧下拉线松弛；在左侧横向移动板向左移动的同时，右侧横向移动板在回位弹簧的作用下，也将其拉回原位。右侧的下拉线也松弛，下拉线的松弛有助于左右横向移动板的迅速回位，同时在拨叉固位弹簧的作用下，下拉线被拉紧，以保证横向移动板位置不动，汽车在直线行程时悬架弹簧的垂直方向移动不受影响。

4.2 左转时工作原理

汽车左转时，右侧杠杆拨叉与横向移动板的接触点在水平线以下，左侧杠杆拨叉与横向移动板的接触点则在水平线以上。其他结构均与右转时相同，具体原理如下（参看原理示意图2）：

图2 左转原理示意图

当汽车左转弯时，右侧悬架弹簧被压缩，而左侧悬架弹簧被拉伸。此时，被拉伸的左侧悬架弹簧带动上拉线向上拉动，同时带动杠杆拨叉另一侧下移，推动左侧横向移动板移近悬架弹簧（向右移动）。当左侧横向移动板向右移动时，下拉线通过跨绕的导线滑轮将右侧的横向移动板也移向右侧悬架弹簧（向左移动）。

同时将被压缩的右悬架弹簧弹性的（橡胶块的作用）顶住（刚性的纵向移动挡块的作用），相当于提高了左侧悬架弹簧的刚度。使左右悬架弹簧在通过弯道时达到平衡，减小了侧倾趋势，而纵向移动挡块就是可变弹簧刚度的形成元件。

当汽车弯道行程完成后，左侧悬架弹簧回复原长度。上拉线松弛，在横向移动板回位拉簧的作用下，将横向移动板拉回原位置（向左远离悬架弹簧的方向），左侧下拉线也松弛；在左侧横向移动板向左移动的同时，右侧横向移动板在回位弹簧的作用下，也将其拉回原位，右侧的下拉线也松弛，下拉线的松弛有助于左右横向移动板的迅速回位，同时在拨叉固位弹簧的作用下，下拉线被拉紧，以保证横向移动板位置不动，汽车在直线行程时悬架弹簧的垂直方向移动不受影响。

5 本产品的基本构思和发明创造要点

5.1 基本构思

当汽车左转弯时（参看示意图2），右侧悬架弹簧被压缩，左侧悬架弹簧被拉伸。此时，左侧上拉线就被向上拉伸，同时带动左侧杠杆拨叉外端上移。而与横向移动板接触的杠杆拨叉下移，推动左侧横向移动板向悬架弹簧移动，而横向移动板又带动下拉线和右侧的杠杆拨叉运动，将右横向移动板推向右侧悬架弹簧。同时阻止右侧悬架弹簧的被压缩趋势，由于纵向移动挡块是橡胶与金属组合体，因此起到了增加悬架弹簧刚度的目的。

在汽车直线行驶时，横向移动板和纵向移动挡块，在各自回位弹簧作用下，与悬架弹簧在横向保持一定距离，并不影响悬架弹簧的垂直运动和减振效果。这样，即起到了降低悬架弹簧本身的刚度，使得架乘者更加舒适，又改善了汽车转弯时的侧倾趋势。

当然汽车右转弯时，道理一样，只不过各自的运动方向相反而已。

5.2 设计要点

横向移动板与纵向移动挡块，提高汽车转弯时被压缩端悬架弹簧的刚度，减小转弯时汽车整体的侧倾现象，同时可以降低悬架弹簧自身的刚度，使制造成本下降，提高了驾乘人员的舒适度。

6 效益分析

该产品是在原有悬架基础上进行改造，对于原结构没有改动，只是添加了辅助性的结构。因此，在不破坏原车结构的前提下，进行改造和完善，即不影响安全也不淘汰旧设备。充分利用了原有的结构，达到了节约和沿用的目的，对于厂家和用户都没有任何损失，且达到提高舒适度和驾乘安全感的目的。