專利名稱：采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車懸架系統(tǒng)，尤其是一種采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架。
背景技術(shù)：
懸架是保證車輪或者車橋與汽車承載系統(tǒng)(車架或者承載式車身)之間具有彈性聯(lián)系并能夠傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調(diào)節(jié)汽車在行駛過程中車身位置等有關(guān)裝置的總稱。一般懸架主要由彈性元件、減振裝置和導(dǎo)向機構(gòu)三部分組成。在有些情況下，某一零部件兼起兩種或者三種作用，比如鋼板彈簧兼起彈性元件和導(dǎo)向機構(gòu)的作用。其中導(dǎo)向機構(gòu)的功能是確保車輪與車身或車架之間所有的力和力矩可靠傳遞，并決定車輪相對于車身或車架的位移特性。導(dǎo)向機構(gòu)決定了車輪跳動時的運動軌跡和車輪定位參數(shù)的變化情 況，以及汽車前后側(cè)傾中心和縱傾中心的位置，在很大程度上影響了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力。根據(jù)導(dǎo)向機構(gòu)的特點，汽車懸架主要可以分為非獨立懸架和獨立懸架兩大類。非獨立懸架的典型特征在于左右車輪之間由一剛性梁或者非斷開式的車橋聯(lián)接，當(dāng)單邊車輪跳動時，直接影響到另一側(cè)車輪。獨立懸架左右車輪各自“獨立”地與車身或車架相連或構(gòu)成斷開式車橋。此外，還有一種特點介于非獨立懸架與獨立懸架之間的半獨立懸架。非獨立懸架缺點明顯，比如左右車輪跳動互相影響、非懸掛質(zhì)量較大等，已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)今汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性方面的要求，因此獨立懸架得到了很大的發(fā)展。獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是兩側(cè)的車輪單獨地通過彈性懸架與車身或車架聯(lián)接，車橋做成斷開式。因此，獨立懸架有以下優(yōu)點一、在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以獨立運動，而互不影響，這樣在不平道路上行駛時可以減少車架和車身的振動，而且有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象，提升了汽車直線行駛能力，保證了良好的操縱穩(wěn)定性。二、減少了汽車非簧載質(zhì)量。在非獨立懸架情況下，整個車橋和車輪都屬于非簧載質(zhì)量部分。在獨立懸架情況下，對驅(qū)動橋而言，由于主減速器，差速器及其外殼都固定在車架上，成了簧載質(zhì)量；對轉(zhuǎn)向橋而言，它僅具有轉(zhuǎn)向主銷和轉(zhuǎn)向節(jié)，而中部的整體梁不再存在。所以采用獨立懸架時，非簧載質(zhì)量包括車輪質(zhì)量和懸架系統(tǒng)中的一部分零件的全部或部分質(zhì)量，顯然比用非獨立懸架時非簧載質(zhì)量要小得多。在道路條件和車速相同時非簧載質(zhì)量愈小，則懸架所受到的沖擊載荷愈小，故采用獨立懸架可以提高汽車行駛平順性和輪胎的接地性能。三、采用斷開式車橋時，發(fā)動機總成的位置便可以降低和前移使汽車重心下降，提高了汽車行駛穩(wěn)定性。同時給予車輪較大的上下運動空間，因而可以將懸架剛度設(shè)計得較小，使車身振動頻率降低，以改善行駛平順性。四、易于實現(xiàn)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)向。以上優(yōu)點使獨立懸架被廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代汽車上，特別是轎車的轉(zhuǎn)向輪都普遍采用了獨立懸架，為了提高行駛安全性，越來越多的高級轎車的后懸也采用了獨立懸架。目前，在汽車上應(yīng)用最廣泛的獨立懸架主要有雙橫臂獨立懸架、麥弗遜式獨立懸架和多連桿獨立懸架。雙橫臂獨立懸架的突出優(yōu)點是設(shè)計靈活，但是采用該懸架的汽車車輪跳動時車輪定位參數(shù)和輪距變化較大，降低了汽車直線行駛能力，導(dǎo)致操縱穩(wěn)定性較差，同時輪胎磨損嚴重。麥弗遜式懸架的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省空間，且車輪跳動過程中其輪距、前束及車輪外傾等定位參數(shù)變化不大，減輕了輪胎磨損，也使得汽車具有較好的操縱穩(wěn)定性，但是其可設(shè)計性較差，而且減振器的活塞桿與導(dǎo)向套之間存在摩擦力，使得懸架的動剛度增加，彈性特性變差，尤其在小位移時這一影響更加顯著。多連桿獨立懸架的優(yōu)點主要是能夠保證車輪跳動時車輪定位參數(shù)變化很小，但是其設(shè)計靈活性差，對連桿結(jié)構(gòu)參數(shù)非常敏感，加工制造精度要求高，裝配調(diào)整困難，目前主要應(yīng)用在中高檔轎車。目前常規(guī)的獨立懸架雖然在功能上都能夠滿足懸架設(shè)計要求，但是當(dāng)車輪跳動時，車輪定位參數(shù)均會變化。在實際應(yīng)用中，車輪定位參數(shù)的較大變化會對汽車操縱穩(wěn)定性或者其他方面性能產(chǎn)生不利影響，比如輪距的變化會導(dǎo)致汽車直線行駛能力下降，同時還造成滾動阻力增大和對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響；車輪外傾角的變化會導(dǎo)致輪胎的異常磨損。如何能夠保證車輪跳動時車輪的定位參數(shù)不會發(fā)生變化是獨立懸架結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中的一個重點和難點。萬向集團和清華大學(xué)曾聯(lián)合提出三種能夠用于汽車懸架的直 線導(dǎo)引機構(gòu)，參見I.趙景山，王建宜.空間多連桿叉車舉升導(dǎo)引機構(gòu)[P].中國專利200910085582. 7,2009-11-4. 2·資小林，趙景山，張杰，劉向.一種帶有3-RRR伸縮補償機構(gòu)的多連桿直線導(dǎo)引獨立懸架[P]·中國專利:CN201110215816. 2，2012-02-22.3.張杰，趙景山，資小林，王建宜.一種彈性多連桿直線導(dǎo)引獨立懸架[P].中國專利CN201110218599. 2，2012-02-22.。上述專利I中懸架支鏈為RPR運動鏈，具有較好的各向剛度，但RPR運動鏈由于存在移動副而導(dǎo)致移動副處滑動摩擦較大，不適合用作懸架導(dǎo)引機構(gòu)；2中懸架支鏈均為RRR運動鏈，其沿垂直于RRR運動鏈所確定的平面的方向剛度較差，并且鉸鏈運動副很多；3中懸架的支鏈均為彈性多連桿，其導(dǎo)向機構(gòu)沿著車輪縱向的剛度較差，導(dǎo)向機構(gòu)上下跳動到極限位置時，彈性桿可能產(chǎn)生運動突變；并且對于導(dǎo)向桿復(fù)合材料的彈性、強度和韌性都有很高的要求。因此上述3種懸架導(dǎo)向桿的實用性不強，需要持續(xù)加以改進。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種可用于汽車獨立懸架系統(tǒng)的采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架，實現(xiàn)車輪的外傾角、主銷內(nèi)傾角和后傾角、左右輪距、車輪前束(后束)以及前后軸距在車輪上下跳動過程中能夠始終保持不變，從而提高汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性以及乘坐的舒適性，并能夠有效降低輪胎的磨損。同時，在具有較強的可實施性的前提下，能夠保證該懸架機構(gòu)具有較大各向剛度，盡可能減小受載變形。本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架，包括彈簧減振器系統(tǒng)、車輪、車身和轉(zhuǎn)向節(jié)，以及上側(cè)第一條懸架支鏈、上側(cè)第二條懸架支鏈和下側(cè)第一條懸架支鏈、下側(cè)第二條懸架支鏈，所述彈簧減振器系統(tǒng)分別與轉(zhuǎn)向節(jié)和車身鉸接，轉(zhuǎn)向節(jié)通過輪轂單元與車輪配合，四條懸架支鏈的兩端分別與轉(zhuǎn)向節(jié)和車身鉸接。作為優(yōu)選，上側(cè)第一條懸架支鏈、上側(cè)第二條懸架支鏈、下側(cè)第一條懸架支鏈和下側(cè)第二條懸架支鏈均帶有滾珠花鍵副的結(jié)構(gòu)，包括防塵罩、短連桿、固定銷、緩沖墊圈、花鍵軸、油孔螺釘、平鍵、花鍵軸套、擋圈、螺栓和長連桿。其中，短連桿和花鍵軸采用過渡配合，并通過固定銷固定連接，花鍵軸和花鍵軸套配合，花鍵擋圈通過螺栓與花鍵軸連接，花鍵軸套上設(shè)有平鍵且與長連桿采用過渡配合，懸架支鏈上還設(shè)有防塵罩。作為優(yōu)選，上側(cè)一組的2根懸架支鏈所在的鉛垂平面非共面，下側(cè)一組的2根懸架支鏈所在的鉛垂平面也非共面，上述這兩組鉛垂平面的交線共線或者平行。作為優(yōu)選，上側(cè)第一條懸架支鏈和下側(cè)第一條懸架支鏈所在的鉛垂平面共面，上側(cè)第二條懸架支鏈和下側(cè)第二條懸架支鏈所在的鉛垂平面共面，且兩鉛垂平面的夾角為90。。作為優(yōu)選，轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)有上側(cè)第一支耳、上側(cè)第二支耳、下側(cè)第一支耳和下側(cè)第二支耳，轉(zhuǎn)向節(jié)還設(shè)有彈簧減振器連接孔一、彈簧減振器連接孔二、制動卡鉗連接孔一和制動卡鉗連接孔二。·[0014]實用新型有益的效果是可以實現(xiàn)車輪的外傾角、主銷內(nèi)傾角和后傾角、車輪前束(后束)、左右輪距以及前后軸距等定位參數(shù)在車輪上下跳動過程中能夠始終保持不變，從而有效降低了輪胎的磨損，并能夠有效地提高汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性以及乘坐的舒適性；懸架支鏈結(jié)構(gòu)簡單，而且滾珠花鍵副磨損后可以更換，提高了懸架支鏈的工作壽命O

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是懸架支鏈結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是該懸架系統(tǒng)的俯視圖。圖5是該懸架系統(tǒng)沿X軸的向視圖。附圖標(biāo)記說明彈簧減振器系統(tǒng)1，車輪2，車身3，轉(zhuǎn)向節(jié)4，上側(cè)第一條懸架支鏈5a,上側(cè)第二條懸架支鏈5b,下側(cè)第一條懸架支鏈6a,下側(cè)第二條懸架支鏈6b,防塵罩7,短連8，固定銷9，緩沖墊片10，花鍵軸11，油孔螺釘12，平鍵13，花鍵軸套14，擋圈15，螺栓16，長連桿17，彈簧減振器連接孔一 18a，彈簧減振器連接孔二 18b，制動卡鉗連接孔一 19a，制動卡鉗連接孔二 1%，輪轂單元固定軸20，上側(cè)第一支耳21a，上側(cè)第二支耳21b，下側(cè)第一支耳22a，下側(cè)第二支耳22b。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明實施例如圖1，該多連桿直線平移式懸架包括車輪2，車身3，彈簧減振器系統(tǒng)I和轉(zhuǎn)向節(jié)4。所述轉(zhuǎn)向節(jié)4通過輪轂單元與車輪2聯(lián)接，彈簧減振器系統(tǒng)I分別與轉(zhuǎn)向節(jié)4和車身3鉸接。該系統(tǒng)還包括四條懸架支鏈，分別是上側(cè)第一條懸架支鏈5a，上側(cè)第二條懸架支鏈5b，下側(cè)第一條懸架支鏈6a，下側(cè)第二條懸架支鏈6b，他們兩端均分別與轉(zhuǎn)向節(jié)4和車身3鉸接。圖2所示的懸架支鏈均包括防塵罩7、短連桿8、固定銷9、緩沖墊圈10、花鍵軸11、油孔螺釘12、平鍵13、花鍵軸套14、擋圈15、螺栓16和長連桿17。所述短連桿8和花鍵軸11采用過渡配合，并通過固定銷9連接，便于拆裝。所述花鍵軸11和花鍵軸套14配合，使得懸架支鏈僅具有沿軸向伸縮的自由度，且滾珠花鍵副為標(biāo)準件。所述花擋圈15通過螺栓16與花鍵軸11連接，其作用是防止花鍵軸被抽出導(dǎo)致花鍵軸套14內(nèi)部滾珠掉落。所述花鍵軸套14與長連桿17采用過渡配合，平鍵13可以傳遞較大扭矩。所述防塵罩7安裝于懸架支鏈上，作用是防塵、防水和防腐蝕。四條懸架支鏈過約束使得懸架系統(tǒng)僅具有一個自由度，其中四條懸架支鏈所在的鉛垂平面非共面，且交線共線或者平行。為了提高懸架機構(gòu)的構(gòu)型穩(wěn)定性和提高承載能力，上側(cè)第一條懸架支鏈5a和下側(cè)第一條懸架支鏈6a所在的鉛垂平面共面，上側(cè)第二條懸架支鏈5b和下側(cè)第二條懸架支鏈6b所在的鉛垂平面共面，且兩鉛垂平面的夾角為90°，如圖4所示。如圖3所示，轉(zhuǎn)向節(jié)4設(shè)有上側(cè)第一支耳21a、上側(cè)第二支耳21b、下側(cè)第一支耳22a和下側(cè)第二支耳22b，轉(zhuǎn)向節(jié)4還設(shè)有彈簧減振器連接孔一 18a、彈簧減振器連接孔二18b、制動卡鉗連接孔一 19a和制動卡鉗連接孔二 19b。其中，四個支耳上均設(shè)有懸架支鏈連 接孔，上側(cè)兩個支耳的懸架支鏈連接孔軸線所確定的兩個鉛垂平面的交線，與下側(cè)兩個支耳的懸架支鏈連接孔軸線所確定的兩個鉛垂平面的交線，兩者重合或者平行。本實用新型所提供的多連桿直線平移式懸架只具有沿z軸移動的自由度是由該懸架機構(gòu)的機構(gòu)特性所決定的，接下來就分析該懸架機構(gòu)的機構(gòu)學(xué)運動特性。首先建立相應(yīng)的坐標(biāo)系oxyz,以上側(cè)第一條懸架支鏈5a與車身連接處轉(zhuǎn)動副軸線為X軸，y軸沿水平方向位于懸架支鏈所在的鉛垂平面內(nèi)，相應(yīng)的z軸沿鉛垂方向，如圖4和圖5所示。設(shè)懸架支鏈A1B1的長為I1，懸架支鏈軸線與平面oxy的夾角為約。根據(jù)趙景山，馮之敬，褚福磊.機器人機構(gòu)自由度分析理論[M].北京科學(xué)出版社，2009.提出的機構(gòu)自由度的分析理論，可以寫出懸架支鏈A1B1的運動螺旋系為Saa = [J4 SPi SijJ (I)其中，J4=[I O O O U π]
Sp = [O 0 0 0 cos (,ο, sin />,]
Sgt = [l O O O I1 sin φχ -I1 cos 灼]F懸架支鏈A1B1的終端約束可以由互易螺旋理論求出，即$TE$r=0 (2)
— I O O"其中$為運動螺旋系「0 I3~| I3= O I O，$^為$的反螺旋系。
I3 O O O I顯然矩陣《S 降秩的條件是
COS約 Sin奶
--I1=U
I1 sin 奶-I1 cos φχ若I1為零，則此時轉(zhuǎn)動副A1與B1重合，實際中轉(zhuǎn)動副A1和B1不重合，因此懸架支鏈A1B1的終端約束可以由互易螺旋理論求出。由(2)式可以求出$ ^力
權(quán)利要求1.一種采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架，包括彈簧減振器系統(tǒng)(I)、車輪(2)、車身(3)和轉(zhuǎn)向節(jié)(4)，以及上側(cè)第一條懸架支鏈(5a)、上側(cè)第二條懸架支鏈(5b)和下側(cè)第一條懸架支鏈(6a)、下側(cè)第二條懸架支鏈(6b)，其特征是所述彈簧減振器系統(tǒng)(I)分別與轉(zhuǎn)向節(jié)(4)和車身(3)鉸接，轉(zhuǎn)向節(jié)(4)通過輪轂單元與車輪(2)配合，四條懸架支鏈(5a、5b和6a、6b)的兩端分別與轉(zhuǎn)向節(jié)(4)和車身(3)鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架，其特征是所述上側(cè)第一條懸架支鏈(5a)、上側(cè)第二條懸架支鏈(5b)、下側(cè)第一條懸架支鏈(6a)和下側(cè)第二條懸架支鏈(6b)均帶有滾珠花鍵副的結(jié)構(gòu)，包括防塵罩(7)、短連桿(8)、固定銷(9)、緩沖墊圈(10)、花鍵軸(11)、油孔螺釘(12)、平鍵(13)、花鍵軸套(14)、擋圈(15)、螺栓(16)和長連桿(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架，其特征是所述短連桿(8 )和花鍵軸(11)采用過渡配合，并通過固定銷(9 )固定連接，花鍵軸(11)和花鍵軸套(14)配合，花鍵擋圈(15)通過螺栓(16)與花鍵軸(11)連接，花鍵軸套(14)上設(shè)有平鍵(13 )且與長連桿(17 )采用過渡配合，懸架支鏈上還設(shè)有防塵罩(7 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架，其特征在于上側(cè)一組的2根懸架支鏈(5a、5b)所在的鉛垂平面非共面，下側(cè)一組的2根懸架支鏈(6a、6b)所在的鉛垂平面也非共面，上述這兩組鉛垂平面的交線共線或者平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架，其特征在于上側(cè)第一條懸架支鏈(5a)和下側(cè)第一條懸架支鏈(6a)所在的鉛垂平面共面，上側(cè)第二條懸架支鏈(5b)和下側(cè)第二條懸架支鏈(6b)所在的鉛垂平面共面，且兩鉛垂平面的夾角為90。。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架，其特征在于:轉(zhuǎn)向節(jié)(4)設(shè)有上側(cè)第一支耳(21a)、上側(cè)第二支耳(21b)、下側(cè)第一支耳(22a)和下側(cè)第二支耳(22b)，轉(zhuǎn)向節(jié)(4)還設(shè)有彈簧減振器連接孔一(18a)、彈簧減振器連接孔二( 18b)、制動卡鉗連接孔一(19a)和制動卡鉗連接孔二( 19b)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架，其特征在于四個支耳(21a、21b和22a、22b)上均設(shè)有懸架支鏈連接孔，上側(cè)兩個支耳(21a、21b)的懸架支鏈連接孔軸線所確定的兩個鉛垂平面的交線，與下側(cè)兩個支耳(22a、22b)的懸架支鏈連接孔軸線所確定的兩個鉛垂平面的交線，兩者重合或者平行。
專利摘要本實用新型涉及一種采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架，包括彈簧減振器系統(tǒng)、車輪、車身和轉(zhuǎn)向節(jié)，以及上側(cè)第一條懸架支鏈、上側(cè)第二條懸架支鏈和下側(cè)第一條懸架支鏈、下側(cè)第二條懸架支鏈，所述彈簧減振器系統(tǒng)分別與轉(zhuǎn)向節(jié)和車身鉸接，轉(zhuǎn)向節(jié)通過輪轂單元與車輪配合，四條懸架支鏈的兩端分別與轉(zhuǎn)向節(jié)和車身鉸接。實用新型有益的效果是可以實現(xiàn)車輪的外傾角、主銷內(nèi)傾角和后傾角、車輪前束(后束)、左右輪距以及前后軸距等定位參數(shù)在車輪上下跳動過程中能夠始終保持不變，從而有效降低了輪胎的磨損，并能夠有效地提高汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性以及乘坐的舒適性；懸架支鏈結(jié)構(gòu)簡單，而且滾珠花鍵副磨損后可以更換，提高了懸架支鏈的工作壽命。
文檔編號B60G15/00GK202703154SQ20122018074
公開日2013年1月30日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者張 杰, 趙景山, 資小林, 劉向, 邱寶象, 馮之敬 申請人:萬向錢潮股份有限公司, 萬向集團公司