悬架系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，尤指一种悬架系统及车辆。


背景技术：

2.用于车辆的悬架结构是根据弹性元件的被动减振原理来实现对整个车辆，尤其是车厢进行减振的。该悬架结构一般是通过将弹簧和阻尼器并联以实现减振功能。由于受到力学模型的限制，该种悬架结构在频率较高，振幅较小的激励环境中能够起到较好的减振效果，然而对于频率较低，振幅较大的激励环境，其带来的减振效果十分有限。进一步地，该种被动减振悬架对于侧倾和加减速阶段的俯仰运动的抵消效果十分有限，及其结构设计十分复杂，导致其在实际生产过程及安装过程中耗时耗力，且制造成本高。
3.因此，基于现有技术中存在的缺陷，如何提供一种结构简单，且同时能够在高频低幅和低频高幅的环境中对车厢进行有效减振及保持车厢处于平稳状态的悬架结构，一直是本领域普通技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种悬架系统及车辆，该种悬架系统结构简单，制造成本低，且同时能够在高频低幅和低频高幅的环境中对厢体模块进行有效减振及保持厢体模块处于平稳状态。
5.本实用新型提供的技术方案如下：
6.本实用新型在第一方面提供了一种悬架系统，包括：
7.一底盘模块、一厢体模块、四减振调节模块及一控制模块；
8.所述底盘模块沿垂直于其长度方向的一侧设有两第一连接件，其相对的另一侧设有两第二连接件；及
9.每一所述第一连接件和每一所述第二连接件均铰接有一减振调节模块；及
10.所述厢体模块位于所述底盘模块的上方，且铰接于四所述减振调节模块远离所述底盘模块的一端；
11.其中，所述控制模块用于采集所述底盘模块的运动姿态信息，且信号连接和/或电性连接于四所述减振调节模块；所述控制模块根据所述运动姿态信息控制四所述减振调节模块共同调节所述厢体模块的位置及倾斜幅度，使所述厢体模块恢复至初始平衡状态。
12.本专利中，厢体模块和底盘模块上下对应设置，且四个减振调节模块同时作用于厢体模块和底盘模块，以使得底盘模块在发生倾斜晃动时，控制模块可根据底盘模块的运动姿态信息来控制四个减振调节模块共同调节厢体模块的位置及倾斜幅度，四个减振调节模块相互衔接配合，以提供厢体模块偏移及倾斜方向相反的作用力，两股力相互抵消，可使得厢体模块始终能够处于平稳的状态，且能够有效减缓厢体模块在运动过程中所产生的硬性碰撞挤压所带来的振动，提高舒适感。本专利提供的悬架系统结构简单，制造成本低，且能够同时实现在高频低幅和低频高幅的环境中对车辆的进行有效减振，从而达到对车辆主
动的减振效果，使车辆保持平稳运行。
13.进一步优选地，所述控制模块包括一传感器和一控制本体；所述传感器安装于所述底盘模块；其中，所述控制本体信号连接和/或电性连接于所述传感器及四所述减振调节模块，所述传感器用于采集所述底盘模块的运动姿态信息，所述控制本体用于根据所述运动姿态信息控制四所述减振调节模块的运行。
14.进一步优选地，所述减振调节模块包括一基座、一伺服电缸、一球铰和一弹簧阻尼器；所述伺服电缸包括一电缸本体和一驱动连接于所述电缸本体的推杆；其中，所述电缸本体安装于所述基座，所述基座背离所述电缸本体的一端设有一转动块，用于铰接所述第一连接件或所述第二连接件；所述推杆的自由端通过所述球铰铰接于所述厢体模块；及所述弹簧阻尼器的一端用于对接所述基座，其相对的另一端用于对接所述推杆远离所述电缸本体的一端。
15.进一步优选地，所述球铰包括一球头、一球铰座和一锁环；所述球头固定于所述推杆的自由端；所述球铰座固定于所述厢体模块朝向所述底盘模块的一侧；每一所述球头均内嵌于与其相对应的所述球铰座内，及所述锁环用于将所述球头锁紧于所述球铰座内。
16.进一步优选地，所述第一连接件为一安装于所述底盘模块的转动副；所述转动块铰接于所述转动副，所述转动副用于限制所述厢体模块发生沿垂直于所述底盘模块长度方向的移动。
17.进一步优选地，所述第二连接件为一虎克铰；所述虎克铰包括一虎克铰本体和一转轴；所述虎克铰本体安装于所述底盘模块；所述转轴转动连接于所述虎克铰本体，且所述转轴的自由端铰接于所述转动块。
18.进一步优选地，位于所述底盘模块同侧的两所述减振调节模块对称设置；和/或位于所述底盘模块两侧，且相邻的两所述减振调节模块的倾斜方向相反。
19.进一步优选地，所述厢体模块内凹于四所述减振调节模块之间；及所述厢体模块对应于所述底盘模块两侧的位置分别形成有一安装边缘，用于铰接所述减振调节模块。
20.本实用新型在第二方面还提供了一种车辆，包括轮组总成、悬架系统、外壳总成和车头总成；所述悬架系统组装于所述轮组总成；所述外壳总成组装于所述悬架系统；所述车头总成组装于所述外壳总成的端部；所述悬架系统为上述的悬架系统。
21.进一步优选地，所述外壳总成包括一第一壳体和一第二壳体；所述第一壳体和所述第二壳体分别组装于所述底盘模块沿垂直于其长度方向的两侧，用于封盖两侧的所述减振调节模块。
22.本实用新型的技术效果在于：
23.1、本专利提供的悬架系统结构简单，制造成本低，且悬架系统采用模块化设计，有利于对整体进行组装、拆卸和维修保养等。
24.2、本专利中，厢体模块和底盘模块上下对应设置，且四个减振调节模块同时作用于厢体模块和底盘模块，以使得底盘模块在发生倾斜晃动时，控制模块可根据底盘模块的运动姿态信息来控制四个减振调节模块共同调节厢体模块的位置及倾斜幅度，四个减振调节模块相互衔接配合，以提供厢体模块偏移及倾斜方向相反的作用力，两股力相互抵消，可使得厢体模块始终能够处于平稳的状态，且能够有效减缓厢体模块在运动过程中所产生的硬性碰撞挤压所带来的振动，提高舒适感。
25.3、本专利中，减振调节模块的伺服电缸和弹簧阻尼器采用并联的方式组装于一体，通过四个伺服电缸相互衔接配合地驱动厢体模块运动，可对处于低频高幅激励环境中的车辆起到很好的减振效果。及并联设置的弹簧阻尼器可对处于高频低幅激励环境的车辆起到很好的减振效果。因此，两者的相互结合，可使得本专利提供的悬架系统同时能够在高频低幅和低频高幅的环境中对车厢进行有效减振及保持车厢处于平稳状态。
26.4、本专利中，通过在底盘模块的一侧设置两个转动副来铰接两个减振调节模块，基于转动副只有一个旋转自由度，因此，在转动副的作用下，两减振调节模块只能带动厢体模块沿底盘模块的长度方向进行移动或者俯仰运动，不会发生沿垂直于底盘模块的长度方向的移动。进一步地，通过在底盘模块的另一侧设置两个虎克铰来铰接另外两个减振调节模块，基于虎克铰具有两个旋转自由度，因此，在虎克铰的作用下，两减振调节模块能够带动厢体模块进行任意方向的移动或俯仰运动，使得厢体模块具备多种调节姿势。也即是说，本专利在两个转动副及两个虎克铰的共同配合作用下，可在很大程度上扩大了厢体模块相对于底盘模块的运动调节姿势，使得对于厢体模块的调节效果更佳。
附图说明
27.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
28.图1是本实用新型提供的车辆在一种状态下的结构示意图；
29.图2是本实用新型提供的车辆在另一种状态下的结构示意图；
30.图3是本实用新型提供的车辆在又一种状态下的结构示意图；
31.图4是图1所示的悬架系统在一种状态下的结构示意图；
32.图5是图1所示的悬架系统在另一种状态下的结构示意图；
33.图6是图1所示的悬架系统在又一种状态下的结构示意图；
34.图7是图1所示的悬架系统在又一种状态下的结构示意图；
35.图8是图1所示的悬架系统在又一种状态下的结构示意图；
36.图9是本实用新型提供的悬架系统的减振调节模块的动力学模型图；
37.图10是图4所示的悬架系统的减振调节模块的结构示意图；
38.图11是图4所示的球铰座和锁环的结构示意图；
39.图12是图4所示的虎克铰的结构示意图；
40.图13是本实用新型提供的悬架系统的工作原理图。
41.附图标号说明：
42.车辆100；悬架系统10；底盘模块1；转动副11；虎克铰12；虎克铰本体121；转轴122；第一通孔1221；厢体模块2；安装边缘21；减振调节模块3；基座31；转动块311；第二通孔3111；伺服电缸32；电缸本体321；推杆322；球铰33；球头331；球铰座332；锁环333；弹簧阻尼器34；连接片341；轮组总成20；外壳总成30；第一壳体301；第二壳体302；车头总成40。
具体实施方式
43.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提
下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
45.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
46.在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.根据本实用新型提供的一个具体实施例，如图1至图12所示，本实用新型在第一方面提供了一种悬架系统10，具体可包括一底盘模块1、一厢体模块2、四减振调节模块3及一控制模块。底盘模块1沿垂直于其长度方向的一侧设有两第一连接件，其相对的另一侧设有两第二连接件。及每一第一连接件和每一第二连接件均铰接有一减振调节模块3。及厢体模块2位于底盘模块1的上方，且铰接于四减振调节模块3远离底盘模块1的一端。其中，控制模块用于采集底盘模块1的运动姿态信息，且信号连接和/或电性连接于四减振调节模块3。控制模块根据运动姿态信息控制四减振调节模块3共同调节厢体模块2的位置及倾斜幅度，使厢体模块2恢复至初始平衡状态。
49.本实施例中，厢体模块2和底盘模块1上下对应设置，且四个减振调节模块3同时作用于厢体模块2和底盘模块1，以使得底盘模块1在发生倾斜晃动时，控制模块可根据底盘模块1的运动姿态信息来控制四个减振调节模块3共同调节厢体模块2的位置及倾斜幅度，四个减振调节模块3相互衔接配合，以提供厢体模块2偏移及倾斜方向相反的作用力，两股力相互抵消，可使得厢体模块2始终能够处于平稳的状态，且能够有效减缓厢体模块2在运动过程中所产生的硬性碰撞挤压所带来的振动，提高舒适感。
50.当然，参见图1至图3，本实施例在第二方面还提供了一种车辆100，该车辆100可包括轮组总成20、外壳总成30、车头总成40和第一方面提供的悬架系统10。具体地，悬架系统10组装于轮组总成20。其中，轮组总成20具体可包括四个车轮及用于连接车轮的悬臂及其它组件，在此不再一一赘述。悬架系统10通过底盘模块1组装于轮组总成20上。外壳总成30组装于悬架系统10上，作为优选，外壳总成30可包括一第一壳体301和一第二壳体302。第一壳体301和第二壳体302轮廓相一致，均为长条形盖体结构，且分别组装于底盘模块1沿垂直于其长度方向的两侧，并盖设于厢体模块2相对的两侧壁，用于封盖位于底盘模块1相对两侧的减振调节模块3。也即是说，第一壳体301和第二壳体302可分别对减振调节模块3起到防护作用，防止每侧的两减振调节模块3因受到外力作用而轻易发生损坏，或因长期暴露于外界而沾染大量的污垢杂质等，从而影响其动力性能和减振性能。进一步地，车头总成40组装于外壳总成30的前端部，具体地，车头总成40可包括一车头支架及一系列的钣金件及配
件等，在此不再过多赘述。
51.进一步地，本实施例中，控制模块可包括一传感器和一控制本体，且控制本体信号连接和/或电性连接于传感器及四个减振调节模块3。具体地，当车辆100经过凹凸不平的路面时，底盘模块1会随着路面状况而发生不同方向的倾斜晃动，厢体模块2也会随之发生横向或纵向的倾斜晃动，从而影响使用体验。为了有效确保厢体模块2即使经过复杂路面也能够始终处于平稳的状态，可将传感器安装于底盘模块1上，传感器用于采集底盘模块1因倾斜晃动而形成的运动姿态信息，且传感器可将该运动姿态信息输送至控制本体，控制本体进而可根据该运动姿态信息控制四个减振调节模块3运行，四个减振调节模块3相互衔接配合，以提供厢体模块2偏移及倾斜方向相反的作用力，两股力相互抵消，可使得厢体模块2恢复至初始平衡状态，并始终保持平稳，且能够有效减缓厢体模块2在运动过程中所产生的硬性碰撞挤压所带来的振动，提高舒适感。
52.进一步地，本实施例中，参见图4，第一连接件可为一安装于底盘模块1的转动副11，两转动副11位于底盘模块1的同一侧边，且沿该侧边的中心处对称设置，分别用于铰接两减振调节模块3。值得一提的是，该转动副11只有一个旋转自由度，因此，在转动副11的作用下，两减振调节模块3只能带动厢体模块2沿底盘模块1的长度方向，也即是车辆100的前后方向进行移动或者俯仰运动，厢体模块2因受到限制而不会发生沿垂直于底盘模块1的长度方向进行移动。更进一步地，本实施例中，继续参见图4，第二连接件可为一虎克铰12。两虎克铰12位于底盘模块1的另一侧边，且沿该侧边的中心处对称设置，分别用于铰接另外两个减振调节模块3。具体地，参见图12，每一虎克铰12均可包括一虎克铰本体121和一转轴122。虎克铰本体121固定安装于底盘模块1上，转轴122转动连接于虎克铰本体121，且沿底盘模块1的长度方向延伸设置。两转轴122分别用于铰接另外两个减振调节模块3。基于虎克铰12具有两个旋转自由度，因此，在虎克铰12的作用下，两减振调节模块3能够带动厢体模块2进行任意方向的移动或俯仰运动，使得厢体模块2具备多种调节姿势。因此，本实施例在两个转动副11及两个虎克铰12的共同配合作用下，可在很大程度上扩大了厢体模块2相对于底盘模块1的运动调节姿势，使得对于厢体模块2的调节效果更佳。
53.进一步地，本实施例中，悬架系统10的厢体模块2可呈一开口或封闭状态的集装箱体结构，以用于载人载物，在此不做任何限制，可根据实际使用需求作具体设定，均在本专利的保护范围之内。作为本实施例的一个优选示例，参见图1至图3，厢体模块2内凹于四减振调节模块3之间，也即是四减振调节模块3两两分设于厢体模块2的相对两侧。进一步地，厢体模块2对应于底盘模块1两侧的位置分别形成有一安装边缘21，用于铰接减振调节模块3远离于底盘模块1的一端。
54.值得一提的是，本实施例中，参见图3，位于底盘模块1同侧的两减振调节模块3对称设置。及位于底盘模块1两侧，且相邻的两减振调节模块3的倾斜方向相反。通过上述设置可确保四个减振调节模块3在配合的过程中，能够具备更多的运动姿势，从而能够使其精准且高效地抵消厢体模块2因受到路面振动而产生的加速度及倾斜幅度，使得厢体模块2的振动加速度和倾斜幅度显著减小甚至消失，确保厢体模块2能够始终保持姿态稳定。
55.进一步地，本实施例中，参见图4和图10，每一减振调节模块3均可包括一基座31、一伺服电缸32、一球铰33和一弹簧阻尼器34。具体地，伺服电缸32可包括一电缸本体321和一驱动连接于电缸本体321的推杆322。其中，电缸本体321安装于基座31上，且基座31背离
电缸本体321的一端设有一转动块311，用于铰接第一连接件或第二连接件。
56.进一步地，每一转动块311远离于基座31的一端均开设有一第二通孔3111，位于底盘模块1一侧的两转动块311分别通过第二通孔3111及插销的配合铰接于两转动副11。进一步地，每一转轴122的自由端均开设有一第一通孔1221，位于底盘模块1另一侧的两转动块311分别铰接于两转轴122，且通过插销连接相对位的第一通孔1221和第二通孔3111以实现转轴122和转动块311的铰接。
57.更进一步地，每一推杆322的自由端均通过一球铰33铰接于厢体模块2的两个安装边缘21。具体地，参见图4、图10和图11，球铰33可包括一球头331、一球铰座332和一锁环333。球头331可固定安装于推杆322的自由端，球铰座332可固定安装于厢体模块2朝向底盘模块1的一侧，也即是每一安装边缘21均安装有两个球铰座332。每一球头331均内嵌于与其相对应的球铰座332内，且锁环333用于将球头331锁紧于球铰座332内，防止球头331在转动的过程中轻易从球铰座332内脱落。
58.更进一步地，参见图10，弹簧阻尼器34的一端用于对接基座31，其相对的另一端用于对接推杆322远离电缸本体321的一端。具体地，弹簧阻尼器34可通过一连接片341和推杆322相对接，如此，可确保弹簧阻尼器34始终能够和伺服电缸32处于平行的状态，以实现两者的并联。本实施例通过四个伺服电缸32相互衔接配合地驱动厢体模块2运动，可对处于低频高幅激励环境中的车辆100起到很好的减振效果。及并联设置的弹簧阻尼器34可对处于高频低幅激励环境的车辆100起到很好的减振效果。因此，两者的相互结合，可使得本专利提供的悬架系统10同时能够在高频低幅和低频高幅的环境中对车厢进行有效减振及保持车厢处于平稳状态。
59.本实施例中，参见图2至图6，四个减振调节模块3均可倾斜设置，如此，位于同侧的两减振调节模块3和厢体模块2的上下两边之间可形成等腰梯形，基于等腰梯形具备高稳定性的优点，因此通过上述倾斜设置，可在确保厢体模块2平稳的同时，强化其在使用过程中结构的稳定性。
60.本实施例中，当车辆100经过凹凸不平的路面时，厢体模块2会因受到路况影响会产生振动加速度及形成朝向各个方向倾斜的幅度。具体地，参见图4，厢体模块2会发生沿车辆100前后方向的平移往返运动及沿车辆100纵向的上下往返运动；及参见图5和图6，厢体模块2会发生沿车辆100前后方向的俯仰运动；及参见图7和图8，厢体模块2还会发生沿车辆100左右方向的俯仰运动。值得一提的是，厢体模块2由于受到两个转动副11的限制，因此不会发生沿车辆100左右方向的平移往返运动。两个转动副11给厢体模块2提供一个调节基准点，使得四个减振调节模块3基于该调节基准点对厢体模块2进行实时调节，四个减振调节模块3相互衔接配合，以提供厢体模块2偏移及倾斜方向相反的作用力，两股力相互抵消，以确保厢体模块2能够快速恢复至初始平衡状态。
61.本实施例中，参见图13，实现厢体模块2恢复平衡状态的具体过程可包括：
62.当车辆100行驶于凹凸不平的路面时，底盘模块1会随着路面状况而发生不同方向的倾斜晃动，厢体模块2也会随之发生横向或纵向的倾斜晃动，安装于底盘模块1上的传感器能够直接感应并采集底盘模块1的运动姿态信息，该运动姿态信息具体可包括底盘模块1于相对平衡状态下的姿态及加速度变化量，传感器将该运动姿态信息输送至控制本体，通过控制本体的自平衡控制算法来进行机器人运动学或者动力学的计算，根据计算结果控制
四个减振调节模块3运行，通过调节四个减振调节模块3的位移、速度和加速度，使得四个减振调节模块3能够相互协调配合，以提供厢体模块2偏移及倾斜方向相反的作用力，两股力相互抵消，可使得厢体模块2逐渐恢复至初始平衡状态，并始终保持平稳，且能够有效减缓厢体模块2在运动过程中所产生的硬性碰撞挤压所带来的振动，提高舒适感。
63.本实施例中，参见图9，m是厢体模块2及其负载的总重量，m0是底盘模块1的质量，k是弹簧阻尼器34的刚度系数，c是弹簧阻尼器34的阻尼系数，u是伺服电缸32的控制力，z0是底盘模块1的绝对位移，z是厢体模块2的绝对位移。根据图9所示的减振调节模块3的动力学模型图可知，底盘模块1发生倾斜晃动时，会因惯性作用而产生相应的加速度及振动，从而会发生相应的绝对位移z0。进一步地，底盘模块1会直接或间接带动厢体模块2随之产生相应的加速度及振动，从而会发生相应的绝对位移z。厢体模块2和底盘模块1之间设置有减振调节模块3，减振调节模块3的伺服电缸32在推动厢体模块2，使其恢复平衡状态的过程中，弹簧阻尼器34在一方面可作用于伺服电缸32，使伺服电缸32在运行过程中更为平稳，且弹簧阻尼器34具备一定的刚度系数k，可强化伺服电缸32结构的稳固性，及弹簧阻尼器34具备一定的阻尼系数c，能够有效减缓厢体模块2在运动过程中所产生的硬性碰撞挤压所带来的振动，提高车辆100运行过程中舒适感。
64.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。