机械吸振式悬架行程自动调中器.pdf

一种机械吸振式悬架行程自动调中器，能根据不同载荷通过全机械方式自动保持悬架行程处于中点位置。其工作原理是：利用悬架的上下运动，通过自动调中器的往复运动机构、间歇运动机构、防逆转机构和滚动螺旋传动机构，带动悬架弹簧的联接端按静载荷大小相对行程中点作双向不等幅的往复间歇运动，从而相应调整悬架弹簧联接端与自动调中器固定端间的平衡距离，并经上下数次悬架运动后，使其平衡位置达到并保持在悬架行程中点，而不随静载荷变化而改变。另外，还可通过合理设计自动调中器的传动比，使之具有一定的吸振作用，从而部分或全部代替阻尼器的功能。

1.  一种座椅(或车辆)悬架行程(或高度)自动调节装置，能根据不同载荷通过全机械方式自动保持悬架行程处于中点位置，且具有一定的吸振功能；其特征是：主要由往复运动机构、间歇运动机构、防逆转机构和滚动螺旋传动机构等部分组成，自动调中器和悬架弹簧串联后安装在簧上质量与簧下质量间。

2.  根据权利要求1所述的座椅(或车辆)悬架行程(或高度)自动调节装置，其特征是：利用悬架的上下运动，通过自动调中器的往复运动机构、间歇运动机构、防逆转机构和滚动螺旋传动机构，带动悬架弹簧的联接端按静载荷大小相对行程中点作双向不等幅的往复间歇运动，从而相应调整悬架弹簧联接端与自动调中器固定端间的平衡距离，并经上下数次悬架运动后，使其平衡位置达到并保持在悬架行程中点，而不随静载荷变化而改变。

3.  根据权利要求1所述的座椅(或车辆)悬架行程(或高度)自动调节装置，其特征是：由于悬架弹簧和自动调中器的示功特性(位移阻力曲线)为滞回曲线，具有一定的吸振作用，故可通过合理设计自动调中器的传动比，改变滞回线的包络面积，就能按悬架设计要求衰减来自簧下质量的冲击和振动，从而部分或全部代替阻尼器的功能。

4.  根据权利要求1所述的座椅(或车辆)悬架行程(或高度)自动调节装置，其特征是：当悬架行程处于中点位置时，齿轮轴线应与上下齿条的交界线对齐，此交界线即为上齿条转动的下截止线和下齿条转动的上截止线；当齿轮垂直运动至上下止点时，进入驱动状态，垂直运动至上下齿条交界线时，进入停转状态，从而避免了齿条开始驱动齿轮时的冲击和噪声。

机械吸振式悬架行程自动调中器
所属技术领域
本发明涉及一种座椅(或车辆)悬架行程(或高度)自动调节装置，尤其是通过全机械方式自动实现且具有吸振功能的悬架行程中点保持器。
背景技术
传统的座椅悬架行程调中器采用手动式滑动螺旋传动机构，由于螺母螺杆副的摩擦阻力大、传动效率低(一般为30～40％)，为配合手轮驱动，还须加装省力机构(如杠杆或齿轮组等)。虽然其结构简单、性能可靠、成本较低，但由于手动调节麻烦，不适合经常更换乘员的场合，且耐久性受液力减振器寿命限制。
传统的车高自动调节系统主要应用于空气悬架和油气悬架。虽然空气悬架和油气悬架性能优越，且可方便地实现不同车身高度控制，但需要外界能量供应，其系统结构复杂、成本较高、适用性不广。尽管自供泵系统能通过液压系统经车辆几次颠簸后自动调节随载荷不同而改变的悬架行程，使悬架行程始终保持中位，且不需要外界能量供应，对汽车改装容易，但不适用于重载或低刚度悬架场合，其液压结构复杂、成本较高、维修也不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为弥补手动调中器调节麻烦和自供泵系统应用受限的各自缺陷，本发明提供一种机械吸振式悬架行程自动调中器，能根据不同载荷通过全机械方式自动保持悬架行程处于中点位置，且具有一定的吸振功能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将悬架弹簧和自动调中器串联后安装在簧上质量与簧下质量间，利用悬架的上下运动，通过自动调中器的往复运动机构、间歇运动机构、防逆转机构和滚动螺旋传动机构，带动悬架弹簧的联接端按静载荷大小相对行程中点作双向不等幅的往复间歇运动，从而相应调整悬架弹簧联接端与自动调中器固定端间的平衡距离，并经上下数次悬架运动后，使其平衡位置达到并保持在悬架行程中点，而不随静载荷变化而改变。另外，由于悬架弹簧和自动调中器的示功特性(位移阻力曲线)为滞回曲线，具有一定的吸振作用，故可通过合理设计自动调中器的传动比，改变滞回线的包络面积，就能按悬架设计要求衰减来自簧下质量的冲击和振动，因而该系统还可部分或全部代替阻尼器的功能，避免高速时阻尼器对簧上质量的冲击，使乘坐舒适性改善且制造成本降低。由于滚动螺旋传动机构的摩擦阻力小、传动效率高(一般在90％以上)，使系统性能稳定、工作可靠，适用于包括座椅和车辆悬架在内的任何悬架场合。
本发明的有益效果是：悬架行程调中采用全机械方式自动实现，改善了传统悬架行程调节装置的诸多缺陷，具有结构简单、稳定可靠、便于推广的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的悬架行程自动调中式1/4车辆模型图。
图2是本发明的悬架行程自动调中式1/2座椅模型图。
图3是图2实施例中座椅悬架地正视结构图。
图4是图2实施例中座椅悬架的俯视结构图。
图5是图3的A-A剖视结构图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步描述。
1.在图1所示实施例中，本发明的悬架行程自动调中式1/4车辆模型主要由：车身(1)、车轮(2)、压缩弹簧(3)、自动调中器(4)、阻尼器(5)等部分组成，其中：压缩弹簧和自动调中器串联后与阻尼器并联安装在车身与车轮间。其工作原理是：利用车辆悬架的上下运动，通过自动调中器的往复运动机构、间歇运动机构、防逆转机构和滚动螺旋传动机构，带动压缩弹簧的上联接端按静载荷大小相对行程中点作上下不等幅的往复间歇运动，从而相应调整压缩弹簧上联接端与车身间的平衡距离(静载荷增大时，平衡距离相应增大；反之，则平衡距离相应减小)，并经上下数次悬架运动后，使其平衡位置达到并保持在悬架行程中点，而不随静载荷变化而改变。另外，由于该压缩弹簧和自动调中器的示功特性(位移阻力曲线)为滞回曲线，具有一定的吸振作用，故可通过合理设计自动调中器的传动比，改变滞回线的包络面积，就能按悬架设计要求衰减来自车轮的冲击和振动，因而该系统还可部分或全部代替阻尼器的功能，避免高速时阻尼器对车身的冲击，使行驶平顺性改善且制造成本降低。
2.在图2所示实施例中，本发明的悬架行程自动调中式1/2座椅模型主要由：椅身(1)、椅脚(2)、拉伸弹簧(3)、自动调中器(4)、剪杆(5)、槽轨(6)、滚轮(7)和铰链(8)等部分组成。其中：剪杆的上固定端与上槽轨端部通过铰链联接，剪杆的上活动端与上槽轨内的滚轮联接，滚轮能在上槽轨内自由滚动；自动调中器和拉伸弹簧串联后一端与下槽轨端部轴向固定，另一端和剪杆的下活动端与下槽轨内的滚轮联接，滚轮能在下槽轨内自由滚动，剪杆的下固定端与下槽轨端部通过铰链联接；上槽轨上侧与椅身联接，下槽轨下侧与椅脚联接，椅脚固定在车厢地板上。其工作原理是：利用座椅悬架的上下运动，通过自动调中器的往复运动机构、间歇运动机构、防逆转机构和滚动螺旋传动机构，带动拉伸弹簧的左联接端按静载荷大小相对行程中点作左右不等幅的往复间歇运动，从而相应调整拉伸弹簧的左联接端与剪杆的下固定端间的平衡距离(静载荷增大时，平衡距离相应减小；反之，则平衡距离相应增大)，并经上下数次悬架运动后，使其平衡位置达到并保持在悬架行程中点，而不随静载荷变化而改变。另外，由于该座椅悬架的示功特性(位移阻力曲线)为滞回曲线，具有一定的吸振作用，故可通过合理设计自动调中器的传动比，改变滞回线的包络面积，就能按悬架设计要求衰减来自车厢地板的冲击和振动，因而该系统还可部分或全部代替阻尼器的功能，避免高速时阻尼器对椅身的冲击，使乘坐舒适性改善且制造成本降低。
3.在图3-5所示实施例中的行程自动调中式座椅悬架主要由：拉伸弹簧(3)、自动调中器(4)、剪杆(5)、槽轨(6)、滚轮(7)、铰链(8)和缓冲块(9)等部分组成，自动调中器主要由：滚珠丝杠(41)、超越离合器(42)、齿轮(43)、齿条(44)、连杆(45)、扭转弹簧(46)和滚动轴承(47)等部分组成。其中：剪杆的上固定端与上槽轨端部通过铰链联接，剪杆的上活动端与上槽轨内的滚轮联接，滚轮能在上槽轨内自由滚动；滚珠丝杠的螺母通过联接件与两拉伸弹簧联接，滚珠丝杠的螺杆右端装入滚动轴承内圈，滚动轴承外圈通过联接件与下槽轨联接，螺杆左端与超越离合器的被动轴相连，超越离合器壳体通过联接件与下槽轨联接，超越离合器的主动轴与齿轮通过键槽相连，主动轴左端装入滚动轴承内圈，滚动轴承外圈通过联接件与下槽轨联接；两拉伸弹簧右端和剪杆的下活动端与下槽轨内的滚轮联接，滚轮能在下槽轨内自由滚动，剪杆的下固定端与下槽轨端部通过铰链联接；连杆上端通过联接件与上槽轨联接，下端分别与上下两L形齿条通过铰链联接，上下两L形齿条通过扭转弹簧相互并合，齿轮与齿条相互啮合；两缓冲块分别安装在左右下槽轨上，对悬架上下限运动起缓冲限位作用。其工作原理是：若悬架从行程中点开始运动，当悬架向下压缩运动使齿轮脱离下齿条与上齿条接触时，上齿条退让齿轮(绕连杆下端铰链逆时针方向转动)，齿轮进入停转状态；当悬架转为向上复原运动时，上齿条受扭转弹簧的复位作用与齿轮啮合，驱动齿轮顺时针方向转动，并通过超越离合器和滚珠丝杠，带动拉伸弹簧左端向左移动，拉紧拉伸弹簧，使悬架的平衡位置升高；若悬架继续向上运动使齿轮脱离上齿条与下齿条接触时，下齿条退让齿轮(绕连杆下端铰链顺时针方向转动)，齿轮进入停转状态；当悬架转为向下压缩运动时，下齿条受扭转弹簧的复位作用与齿轮啮合，驱动齿轮逆时针方向转动，并通过超越离合器和滚珠丝杠，带动拉伸弹簧左端向右移动，放松拉伸弹簧，使悬架的平衡位置降低；若悬架继续向下运动使齿轮脱离下齿条与上齿条接触时，重复上述过程；按此规律循环往复，带动拉伸弹簧左端和悬架平衡位置作往复间歇运动。当静载荷偏大时，悬架的平衡位置较行程中点降低，此时上齿条的驱动行程大于下齿条，经上下数次悬架运动后，使悬架的平衡位置逐步升高至行程中点；当静载荷偏小时，悬架的平衡位置较行程中点升高，此时下齿条的驱动行程大于上齿条，经上下数次悬架运动后，使悬架的平衡位置逐步降低至行程中点；从而使悬架的平衡位置始终保持在行程中点，而不随静载荷变化而改变。
自动调中器的结构特征是：当悬架行程处于中点位置时，齿轮轴线应与上下齿条的交界线对齐，此交界线即为上齿条转动的下截止线和下齿条转动的上截止线。当齿轮垂直运动至上下止点时(即齿轮相对上下齿条交界线作趋近运动时)，进入驱动状态；垂直运动至上下齿条交界线时(即齿轮相对上下齿条交界线作远离运动时)，进入停转状态；这样就可避免齿条开始驱动齿轮时的冲击和噪声，使乘坐舒适性和齿条齿轮寿命得到改善。在保证轮齿的弯曲和接触强度的前提下，为加大重合度，降低装配精度要求，应选用较小齿形角的渐开线齿轮和齿条。在装配空间和重量允许的前提下，为改善齿条对齿轮的驱动性和退让性，应合理确定L形齿条的力臂长度，使齿条上下截止啮合处的压力角小于该处回转半径与分度线的夹角。为减小自动调中器的体积和重量，应选用小直径的齿轮，并选配小导程型滚珠丝杠。为防止滚珠丝杠逆转，选用CKS型双向楔块式超越离合器(或带拨爪型单向滚柱式超越离合器)与螺杆联接，其作用是：阻止拉伸弹簧反向带动滚珠丝杠的螺杆转动，使齿轮驱动只能由超越离合器的主动轴至被动轴单向传输。由于滚珠丝杠螺杆右端的滚动轴承需承受来自拉伸弹簧的轴向载荷，故应选用角接触轴承(或推力轴承)。由于超越离合器主动轴左端的滚动轴承仅承受来自齿轮的径向力，故可选用深沟轴承。