車輛慣質(zhì)懸架專利分析

趙學(xué)林

摘 要：車輛慣質(zhì)懸架，也稱為車輛ISD懸架，是一種由“Inerter（慣容器）-Spring（彈簧）-Damper（阻尼器）”組成的新型懸架。本文從多方面對(duì)車輛慣質(zhì)懸架領(lǐng)域進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析和梳理，從國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)量、申請(qǐng)人以及技術(shù)發(fā)展路線等方面進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：慣質(zhì)懸架；技術(shù)分解；專利分析

1 前言

目前，在汽車上普遍采用的仍多為以“彈簧一阻尼”結(jié)構(gòu)體系為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)機(jī)械懸架，其結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)不能隨著汽車行駛速度和路面狀況自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，懸架性能只是在車輛運(yùn)行的某個(gè)工況下是最好的。

慣容器的發(fā)明，使得基于“彈簧-阻尼器”元件體系的經(jīng)典隔振理論得到根本性的突破和變革，由此引出隔振理論的新發(fā)展。由“慣容器-彈簧-阻尼器”構(gòu)建的新型機(jī)械隔振系統(tǒng)比傳統(tǒng)隔振系統(tǒng)具有更為理想的動(dòng)態(tài)性能和隔振效果，一方面較之傳統(tǒng)被動(dòng)懸架具有更好的工作性能和動(dòng)態(tài)特性，另一方面較之半主動(dòng)/主動(dòng)懸架，不需要能量的輸入和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的控制系統(tǒng)。因此，對(duì)于ISD懸架的研究，是一個(gè)緊跟機(jī)械隔振技術(shù)國(guó)際前沿，又切合車輛懸架技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的課題，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程指導(dǎo)意義。

2 車輛慣質(zhì)懸架技術(shù)狀況分析

2.1 專利申請(qǐng)趨勢(shì)

為了能夠更清晰的了解本國(guó)車輛慣質(zhì)懸架技術(shù)同國(guó)外之間的差異，對(duì)車輛慣質(zhì)懸架技術(shù)發(fā)展歷程中的國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)量情況進(jìn)行了分析，如圖2-1所示。

由圖看出，我國(guó)的研究相對(duì)于全球技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r而言起步較晚，但是發(fā)展較為迅速，尤其2010年以后的申請(qǐng)量增長(zhǎng)較快，申請(qǐng)量已經(jīng)超過(guò)國(guó)外申請(qǐng)總量。

2.2 申請(qǐng)區(qū)域分布

從圖2-2可以看出，車輛慣質(zhì)懸架領(lǐng)域申請(qǐng)產(chǎn)出排在前五位的國(guó)家或地區(qū)是日本、德國(guó)、美國(guó)、歐洲和中國(guó)，其中日本的申請(qǐng)量最大，約占全部申請(qǐng)總數(shù)的31%，美國(guó)、德國(guó)和歐洲申請(qǐng)量比較接近，中國(guó)的申請(qǐng)量?jī)H次于上述國(guó)家，但也僅占7%的份額。雖然申請(qǐng)量并不能完全代表本國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)水平，但是它也在一定程度上反映了該技術(shù)在本國(guó)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

2.3 全球主要申請(qǐng)人分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，可以看出，日產(chǎn)汽車公司、東海橡膠工業(yè)株式會(huì)社、豐田汽車公司等公司在車輛慣質(zhì)懸架領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量都比較大。并且，在排名前十名的申請(qǐng)人中，多數(shù)申請(qǐng)人屬于日本，反映了日本在相關(guān)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，而中國(guó)的申請(qǐng)人并不在上述排名中，說(shuō)明在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)在全球范圍內(nèi)比較薄弱。

2.4 中國(guó)專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)量較小，且都是以大學(xué)為研究主力。其中，江蘇大學(xué)的申請(qǐng)量最大，是國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域研究的領(lǐng)先單位。

3 車輛慣質(zhì)懸架技術(shù)發(fā)展路線

車輛慣質(zhì)懸架技術(shù)的發(fā)展中，齒輪齒條式慣容器是最早研發(fā)出來(lái)的慣容器。2009年，出現(xiàn)滾珠絲杠式慣容器的專利申請(qǐng)，其性能較齒輪齒條式慣容器更好，解決了齒輪齒條式慣容器的摩擦以及背隙問(wèn)題，滾珠絲杠式慣容器的發(fā)展較為迅速。而液壓式慣容器借助液壓泵實(shí)現(xiàn)了慣容器在高負(fù)載系統(tǒng)的應(yīng)用，也克服了滾珠絲杠式慣容器中較大的預(yù)緊力造成摩擦力較大的弊端。由于液壓系統(tǒng)的控制精度較高，且系統(tǒng)摩擦力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便，是未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展方向，相關(guān)技術(shù)分支的技術(shù)路線圖如圖3所示。

在車輛工程領(lǐng)域，將慣容器引入車輛懸架，改變了近百年的基于“彈簧-阻尼器”兩種元件所組成的傳統(tǒng)被動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)體系，豐富了車輛懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，且ISD懸架的無(wú)源性、無(wú)能耗、結(jié)構(gòu)可靠性高和性能較傳統(tǒng)被動(dòng)懸架優(yōu)越等特點(diǎn)，符合車輛產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的綠色、環(huán)保和節(jié)能的主題。在今后的發(fā)展中，國(guó)內(nèi)的公司應(yīng)在該領(lǐng)域加大研發(fā)力度，重視車輛慣質(zhì)懸架的基礎(chǔ)理論研究以及核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)同科研機(jī)構(gòu)與高校的合作開(kāi)發(fā)，遵循“技術(shù)發(fā)展，專利先行”的指導(dǎo)思想，積極籌備相關(guān)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)，形成技術(shù)壁壘，從而掌握市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。