一種電動汽車的減震方法及槓桿式非獨立懸掛橋裝置的製作方法

2023-05-08 09:17:26

專利名稱：一種電動汽車的減震方法及槓桿式非獨立懸掛橋裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電動車輛領域，具體涉及一種電動汽車的減震方法及懸掛橋裝置。
背景技術：
隨著原油價格的持續上漲和國內環保的需要，新能源汽車成為國家重點扶持發展的一個產業。多年來，電動汽車逐步被百姓所接受並由政府推動發展。電動汽車的能量源是電池，但目前由電池驅動的電動車在速度和續駛裡程方面都存在·不足之處，原因就是電池容量、電池自重及車自身重量的矛盾一直沒有得到很好的解決。如果車身自重太大，起步、爬坡及高速會很快將有限的電容量消耗掉。行之有效的辦法便是減輕車身重量，使起步、爬坡及高速有大幅度提高。所以在電動汽車領域，一直以來相關技術人員致力於不斷降低車身自重的研究，包括設計新結構，採用新材料等。但隨之而來的一個問題又出現，那就是駕車的舒適性。避震是提高駕車舒適的必要手段。現有技術中的以汽油為動力源的汽車，由於車身重，因而避震效果也非常好。一般來講，車身越重、乘客重量佔車身重量的比例越小則減震效果越明顯，當然也要充分考慮車輛本身的固有頻率、彈簧的固有頻率及路面情況等等。現有技術中的汽車，其減震是通過懸掛橋、彈簧和減震器來實現的。其懸掛橋一般分為獨立和非獨立兩種。獨立懸掛橋中，每個車輪單獨通過一套彈簧懸掛安裝於車身底盤上，車橋採用斷開式，中間一段固定於車架或者車身上，此種懸掛方式下兩邊車輪受衝擊時互不影響。非獨立式懸掛中，兩側車輪安裝於一根整體式車橋上，車橋通過四根彈簧鋼板懸掛在車體底盤上，這種懸掛結構簡單，傳力可靠，但兩輪受衝擊震動時互相影響。家庭轎車或商務車等小型汽車，一般採用獨立懸掛橋。市場上的電動汽車也是普遍採用獨立懸掛橋。在小型汽車的減震系統中，彈簧至關重要。彈簧應能將整個車體、電池連同乘客組成的總重量一起頂起來。除此之外，對彈簧的彈性也有要求。當車輪在路面行駛遇到障礙物時，車輪和懸掛橋一起被抬起，彈簧被壓縮，在此情況下若彈簧的被壓縮量恰好等於彈簧的最大變形量，則屬於柔性狀態，減震效果是最好的。如果彈簧過粗彈力過大，則車輪遇到障礙物彈簧被很少量壓縮，顛簸嚴重，將會使車內乘客感覺到車輛沒有彈性而引起不適，嚴重時會在車內跳起。如果彈簧過細彈力過小，則彈簧被壓縮到極限後也無法支撐起整個車輛，彈簧失去彈性，車輛沒有了減震效果。車身的顛簸要以彈簧的壓縮程度來衡量，即壓縮越大，反作用力越強，則彈起幅度越大，彈力越強，顛簸越嚴重。這個問題有時會顯得很矛盾。鑑於在小型汽車的減震系統設計中，彈簧的作用如此之大。汽車製造商在設計製造車輛時，會預先對彈簧進行設計。其設計所考慮的因素是車體自重另加車內最多載客量的平均體重總和。由於傳統汽車的車體自重很大，例如各類名牌轎車，車重基本在I. 5—2噸之間，有的能達到3噸之重。與此相比，乘客體重所佔的比例就很低了。即使車內有五位乘客，其平均體重之和佔車內總體重的比例也不過是20%左右。因此，傳統小型轎車中，無論乘客多少，對減震效果的影響是微乎其微的。但對於電動汽車而言，情況就不一樣了。由於受電池容量的影響，電動汽車的車體自重要降低，現在市場上普遍銷售的4人座電動汽車，其車身連同電池的總質量一般在600千克左右。如果車內只有一名司機，那麼司機的重量佔整體重量的比例約為10%。如果車內坐滿有四位乘客,則乘客的總重量佔整體重量的比例上升為約50%。由此可見，電動汽車中，乘客重量所佔的比例範圍在10%-50%之間，跨度很大。這種情況下對減震系統的設計就顯得尤為重要。鑑於電動汽車中，乘客的重量變化程度對整體車重而言，所佔比例很高，因此再採用傳統的減震系統設計原理已顯然不能滿足需要。然而困難的是如何設計一套巧妙的減震系統，來抵消掉乘客重量變化區間大的影響。無論如何設計，對於本領域的技術人員而言，繞不開的是必須採用彈簧來設計避震減震系統。因此，解決問題的關鍵點是對於彈簧的精心布局和設計。基於電動汽車的低廉價格，不能大範圍地增加減震系統的成本，而只能從採用現有的彈簧性能出發來攻克這一難關。多年以來，儘管本領域的技術人員苦苦思索，一直沒有找到合適的解決方案。因此，市面上現有的電動汽車依然是減震效果差，在不良路面上行駛時，乘客經常被巨烈的顛波所苦惱。

發明內容
為克服現有技術的不足，本發明提供一種電動汽車的減震方法及槓桿式非獨立懸掛橋裝置，應用於重量輕的電動汽車上，能大大提高減震效果，乘坐舒適。本發明解決其技術問題所採用的方案是設計一種電動汽車的減震方法，車輪與懸掛橋相連，採用主力彈簧將懸掛橋與車體相連，其特徵在於
⑴先根據整車連同電池的質量總和M來設計主力彈簧，使所有主力彈簧的最大彈力K滿足如下條件K/(M*9. 8)=1-1. 2 ；
⑵將車輪與懸掛橋相連，採用主力彈簧將懸掛橋與車體相連，每一個懸掛橋上設置兩個主力彈黃；
⑶在懸掛橋的端部靠近車輪處設置輔助彈簧，輔助彈簧按如下a或b設置 a:輔助彈簧的一端與懸掛橋相連、另一端與車體相連；
b:在懸掛橋的端部靠近車輪處設置減震器，減震器的一端與懸掛橋相連、另一端與車體相連，輔助彈簧套在減震器上；
⑷根據乘客的平均質量Ml來選擇輔助彈簧，使所有輔助彈簧的最大彈力Kl滿足如下條件K1/(M1*9. 8)=1-1. 5。本發明中，與輔助彈簧相鄰的那一根主力彈簧，其中心線離車輪內側面的距離LI和離懸掛橋中心點的距離L2之間的比值為1:2 —1:0. 5。根據電池安裝的位置來確定主力彈簧的安裝位置，使全部主力彈簧恰好位於電池的下方。每一個懸掛橋上的主力彈簧採用兩根，兩根主力彈簧將懸掛橋沿長度方向均分三等份。輔助彈簧的下端朝相鄰的車輪方向傾斜。作為實現上述減震方法的具體裝置，本發明提供一種電動汽車的槓桿式非獨立懸掛橋裝置，包括車輪、懸掛橋、與懸掛橋相連的主力彈簧，其特徵在於還包括懸掛橋，將車輪與懸掛橋相連，採用主力彈簧將懸掛橋與車體相連，在懸掛橋的端部靠近車輪處設置輔助彈簧，輔助彈簧按如下a或b設置
a:輔助彈簧的一端與懸掛橋相連、另一端與車體相連；b:在懸掛橋的端部靠近車輪處設置減震器，減震器的一端與懸掛橋相連、另一端與車體相連，輔助彈簧套在減震器上；
每一個懸掛橋上的主力彈簧的數量為兩根，一側的輔助彈簧位於同側的車輪和主力彈簧之間。本發明所述的電動汽車的槓桿式非獨立懸掛橋裝置中，與輔助彈簧相鄰的那一根主力彈簧，其中心線離車輪內側面的距離和離懸掛橋中心點的距離之間的比值為1:2—1:0.5。全部主力彈簧恰好位於電池的下方。輔助彈簧的下端朝相鄰的車輪方向傾斜。本發明所具有的有益效果是
I.由於將兩根主力彈簧設置在了電池下方的懸掛橋上，當車輪過障礙物而抬起時，利用槓桿原理，主力彈簧的壓縮量大大減小，極大地減輕了彈簧彈力對車輛的震動衝擊；另夕卜，懸掛橋傾斜抬起產生的支點變化，反作用到輪胎上的力已大大減小，使產生顛簸的能量降低；大大提高了減震效果。2.本發明對於彈簧的設計採用了不同於現有技術的創新型原理思路，主力彈簧僅用於支撐車體連同電池的重量，另外增設了輔助彈簧用於支撐乘客的重量。如此設計後，主力彈簧的最大彈力降低，減輕了對車體的震動；而車內乘客的重量均由輔助彈簧支撐後，無論車內乘客多少，均不影響減震效果。3.由於在懸掛橋的端部靠近車輪處設置了輔助彈簧和減震器，當車輛行駛受到障礙物衝擊時，首先輪胎將衝擊能量傳給輔助避震器，因為微形避震器很柔軟，行程較大，壓縮幅度和力的變化不很明顯，所以傳遞在車體上的能量由乘客本身質量即可基本吸收。4.本發明設計原理新穎、思路開闊，只需在現有技術基礎上稍加改進即可，但起到的減震效果卻極為明顯，適合於在電動汽車領域大範圍推廣。


圖I為本發明的結構示意 圖2為不合理設計的對比示意 圖3為圖I的懸掛橋立體結構示意 圖中，I.主力彈簧，2.車體，3.主力彈簧，4.輔助彈簧，5.輔助彈簧，6.減震器，
7.車輪，8.懸掛橋，9.電池。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步闡述。本發明應用於電動汽車上所採用的減震方法如下
將車輪與懸掛橋相連，採用主力彈簧將懸掛橋與車體相連，構成非獨立懸掛減震系統。先根據整車連同電池的質量總和M來設計主力彈簧，使所有主力彈簧的最大彈力總和K滿足如下條件K/(M*9. 8)=1,即所有主力彈簧的最大彈力總和K與整車連同電池的質量總和M乘以9.8是相等的。當然，這種設計是理想化的。為了留有一定餘量，可以使K/(M*9. 8)=1. 1，最好不要超過1.2。因為，一旦K/(M*9. 8)的比值過大，將給減震系統的設計帶來困難，使本發明所述的減震方法失去意義。在每一個懸掛橋上設置兩根主力彈簧,一側的輔助彈簧位於同側的車輪和主力彈簧之間，緊靠車輪位置，整車的前後橋即有四根主力彈簧。在懸掛橋的端部靠近車輪處設置輔助彈簧，可以使輔助彈簧輔助彈簧的一端與懸掛橋相連、另一端與車體相連。也可以在懸掛橋的端部靠近車輪處設置減震器，減震器的一端與懸掛橋通過鉸鏈相連、另一端與車體通過鉸鏈相連，輔助彈簧套在減震器上。根據乘客的平均質量Ml來選擇輔助彈簧，使所有輔助彈簧的最大彈力Kl滿足如下條件K1/(M1*9. 8) =1，即所有輔助彈簧的最大彈力Kl與乘客的質量Ml乘以9. 8是相等的。當然，這種設計是理想化的。為了留有一定餘量，可以使K1/(M1*9.8)=1.2或1.3，最好不要超過I. 5。因為，一旦 K1/(M1*9.8)的比值過大，將給減震系統的設計帶來困難，使本發明所述的減震方法失去意義。在計算乘客平均質量Ml時可根據消費群的普遍情況並結合我國成年人的平均體重來計算。如果按照國家標準計算，乘客的平均體重為70KG。當然，乘客平均質量Ml的計算值偏大或偏小，其實對減震系統的設計影響不大。究其原因是乘客的平均質量彈性變化區間不大，一般也就是在30千克左右內變化，這種變化可被主力彈簧和輔助彈簧一起吸收。以下結合附圖1、2、3來闡述本發明的具體結構和原理
車輪7安裝在懸掛橋8上，採用主力彈簧I、3將懸掛橋8與車體2相連，主力彈簧1、3位於電池9的下方；在懸掛橋8的兩端靠近車輪7處分別設置輔助彈簧5、4，在輔助彈簧5、4內均設置減震器6,減震器6的一端與懸掛橋8相連、另一端與車體7相連。如此，由輔助彈簧、減震器、主力彈簧和懸掛橋構成了電動汽車的減震系統。如此設計後，四根主力彈簧恰能將車體連同電池支撐。車輛平地行駛時，主力彈簧的被壓縮量恰好等於其最大壓縮距離，車輛處於柔性減震狀態。按照上述設計，一旦車內有乘客，則整體重量將會大於四根主力彈簧的最大彈力總和，這種情況顯然不被允許。解決這個問題是由輔助彈簧來實現的，輔助彈簧用於支撐乘客的重量。輔助彈簧的設計原理如下應按照每位乘客體重70KG為標準配置輔助彈簧。每輛車上只能有四隻輔助彈簧，設計時還要考慮乘客位於距前懸掛橋和後懸掛橋位置來衡定前後輔助彈簧的設計承載量。因此，對於兩人座車輛而言，由四根輔助彈簧支撐兩位乘客的重量，其每根輔助彈簧承載質量應略大於35KG ;對於四人座車輛，其每根輔助彈簧承載質量應略大於70KG。如圖I所示，當車輛行駛在路面上，一側受到障礙物衝擊時，首先車輪7將衝擊能量傳給減震器6，由於減震器6很柔軟，行程較大，輔助彈簧5壓縮幅度和力的變化不很明顯，所以傳遞在車體2上的能量經乘客本身質量即可吸收。而顛簸的力經懸掛橋8傳到主力彈簧1、3時，由於懸掛橋8為槓桿式橋，橋體受外力彈起時，主力彈簧的被壓縮距離大大降低，彈簧的反作用力也大大降低。這個反作用力的變化會產生兩個效果1、雖然車輪上下運動幅度較大，但經過懸掛橋的中間位置時，上下運動幅度已大大減小，使主力彈簧不會產生大的壓縮、釋放。主力彈簧壓縮幅度的明顯縮小，有效的避免了產生很強的反作用力。2、經過槓桿後的力，因產生的支點變化，反作用到車輪上的力已大大減小，使產生顛簸的能量降低。輔助彈簧的下端朝相鄰的車輪方向傾斜是較為適宜的。輔助彈簧的安裝角度要符合如下原則在以主力彈簧B點為定點，以至車輪外緣的距離為半徑畫一圓弧，輔助彈簧的上安裝點和下安裝點剛好處在該圓弧內，使行程導柱不產生斜阻。因為在此情況下，彈簧的伸縮方向與車輪的傾斜方向一致，可以更好地吸收車輪給車體施加的震動衝擊力。因此，利用槓桿原理設計的懸掛橋減震系統，既能承受本身重量，而當遇到巨烈顛簸時，又能利用其特殊的槓桿原理化解外來能量使駕駛的舒適度大大提高。圖I中標示出了車輛在遇到障礙物時懸掛橋的受力變化。以車輛左側車輪遇到障礙物為例，懸掛橋的A點受到向上的震動力，懸掛橋的左側向上抬起，則懸掛橋的B點離車體的豎向距離變小，C點離車體的距離基本無變化，由此可視C點為定點，此即為槓桿原理。在此原理下，B點的主力彈簧彈性變化很小，C點的主力彈簧彈性基本無變化，而車輪巳經被障礙物抬起很高，根據槓桿原理，作用在車體上的顛波力卻很小。如此，大大減小了對車輛的震動衝擊。圖2標示出了不合理設計時，電動汽車遇到障礙物時的情況。由圖可知，車輪遇到障礙物時，主力彈簧5直接被大範圍壓縮，將震動力直接傳遞給了車體2。如此設計，自然對車輛的避震減震效果帶來很大影響。 理論上講，主力彈簧越遠離車輪，其被壓縮時的彈性變化越小，自然對減震就越有利。但從支撐車體的平衡性角度來講，主力彈簧應離車輪的距離近一些比較好。顯然這是矛盾著的。經過試驗分析，主力彈簧在懸掛橋上的位置設置最好符合如下條件與輔助彈簧相鄰的那一根主力彈簧，其中心線離車輪內側面的距離LI和離懸掛橋中心點的距離L2之間的比值為1:2— 1:0. 5，比值為1:1也可，其最佳值為1:0. 5。這種槓桿式非獨立懸掛橋的結構是當大能量顛簸產生時，這個力不是直接傳給大彈簧，使其大彈簧大尺寸壓縮，從而產生很強的反作用力，迫使車身吸收能量後又快速釋放，產生車身大幅度彈起，引起乘員不適。而是經過槓桿後再傳給大彈簧，這個力就產生了很大的變化。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。
權利要求
1.一種電動汽車的減震方法，其特徵在於 ⑴先根據整車連同電池的質量總和M來設計主力彈簧，使所有主力彈簧的最大彈力K滿足如下條件K/(M*9. 8)=1-1. 2 ； ⑵將車輪與懸掛橋相連，採用主力彈簧將懸掛橋與車體相連，每一個懸掛橋上設置兩個主力彈黃； ⑶在懸掛橋的端部靠近車輪處設置輔助彈簧，輔助彈簧按如下a或b設置 a:輔助彈簧的一端與懸掛橋相連、另一端與車體相連； b:在懸掛橋的端部靠近車輪處設置減震器，減震器的一端與懸掛橋相連、另一端與車體相連，輔助彈簧套在減震器上； ⑷根據乘客的平均質量Ml來選擇輔助彈簧，使所有輔助彈簧的最大彈力Kl滿足如下條件K1/(M1*9. 8)=1-1. 5。
2.根據權利要求I所述的一種電動汽車的減震方法，其特徵在於與輔助彈簧相鄰的那一根主力彈簧，其中心線離車輪內側面的距離LI和離懸掛橋中心點的距離L2之間的比值為 1:2 —1:0. 5。
3.根據權利要求I或2所述的一種電動汽車的減震方法，其特徵在於根據電池安裝的位置來確定主力彈簧的安裝位置，使全部主力彈簧恰好位於電池的下方。
4.根據權利要求3所述的一種電動汽車的減震方法,其特徵在於每一個懸掛橋上的主力彈簧採用兩根，兩根主力彈簧將懸掛橋沿長度方向均分三等份。
5.根據權利要求3所述的一種電動汽車的減震方法，其特徵在於輔助彈簧的下端朝相鄰的車輪方向傾斜。
6.一種電動汽車的槓桿式非獨立懸掛橋裝置，包括車輪及主力彈簧，其特徵在於還包括懸掛橋，將車輪與懸掛橋相連，採用主力彈簧將懸掛橋與車體相連，在懸掛橋的端部靠近車輪處設置輔助彈簧，輔助彈簧按如下a或b設置 a:輔助彈簧的一端與懸掛橋相連、另一端與車體相連； b:在懸掛橋的端部靠近車輪處設置減震器，減震器的一端與懸掛橋相連、另一端與車體相連，輔助彈簧套在減震器上； 每一個懸掛橋上的主力彈簧的數量為兩根，一側的輔助彈簧位於同側的車輪和主力彈簧之間。
7.根據權利要求6所述的一種電動汽車的槓桿式非獨立懸掛橋裝置，其特徵在於■ 與輔助彈簧相鄰的那一根主力彈簧，其中心線離車輪內側面的距離和離懸掛橋中心點的距離之間的比值為1:2— 1:0. 5。
8.根據權利要求6或7所述的一種電動汽車的槓桿式非獨立懸掛橋裝置，其特徵在於全部主力彈簧恰好位於電池的下方。
9.根據權利要求6或7所述的一種電動汽車的槓桿式非獨立懸掛橋裝置，其特徵在於輔助彈簧的下端朝相鄰的車輪方向傾斜。
全文摘要
一種電動汽車的減震方法及槓桿式非獨立懸掛橋裝置，屬於電動車輛領域。其特徵在於還包括懸掛橋，將車輪與懸掛橋相連，採用主力彈簧將懸掛橋與車體相連，在懸掛橋的端部靠近車輪處設置輔助彈簧，輔助彈簧內設置減震器，減震器的一端與懸掛橋相連、另一端與車體相連，輔助彈簧套在減震器上。本發明由於將兩根主力彈簧設置在了車輛主體重量的懸掛橋上，主力彈簧的負載能力只能匹配車輛淨質量，在靠近車輪部位設置輔助彈簧，只負載人員重量。當車輪過障礙物而抬起時，利用槓桿原理，主力彈簧的壓縮尺寸大大減小，極大地減輕了彈簧彈力對車輛的震動衝擊；另外，懸掛橋傾斜抬起產生的支點變化，反作用到輪胎上的力已大大減小，使產生顛簸的能量降低；大大提高了減震效果。
文檔編號B60G15/02GK102941789SQ20121049017
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者趙玉寶 申請人:趙玉寶