集成轉(zhuǎn)向和驅(qū)動功能的直線平移式前懸架系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種集成轉(zhuǎn)向和驅(qū)動功能的直線平移式前懸架系統(tǒng)，主要包括具有直線導(dǎo)引功能的二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)和二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)、上連接座、下連接座、轉(zhuǎn)向節(jié)、加強件、上球頭副、下球頭副和彈簧減震器，上連接座通過加強件固定連接下連接座，上連接座與二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)相連接，上連接座與減震器安裝座相連接，下連接座與二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)相連接。本實用新型有益的效果：實現(xiàn)了多連桿直線平移式懸架在車輛前軸的應(yīng)用，車輛處于驅(qū)動、轉(zhuǎn)向以及制動等工況時，直線平移式懸架的導(dǎo)向機構(gòu)仍使得車輪僅沿直線跳動，車輪定位參數(shù)基本保持不變，從而盡可能使得車輪與地面垂直，減少了不平路面對車輪的各向沖擊載荷。
【專利說明】集成轉(zhuǎn)向和驅(qū)動功能的直線平移式前懸架系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及汽車前懸架系統(tǒng)，更確切地說，是一種集成轉(zhuǎn)向和驅(qū)動功能的直 線平移式前懸架系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 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、減震裝置和導(dǎo)向機構(gòu)三部分組成。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。
[0003] 傳統(tǒng)的前懸架系統(tǒng)均帶有轉(zhuǎn)向功能，對于前驅(qū)車型還能夠與驅(qū)動系統(tǒng)匹配。根據(jù) 懸架結(jié)構(gòu)形不同，目前應(yīng)用最廣泛的前懸架系統(tǒng)主要包括麥弗遜懸架、雙橫臂懸架和非獨 立式鋼板彈簧懸架。目前常規(guī)的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，車輪任何定位參數(shù)的變化都會對汽車操縱 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。
[0004] 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。部分研究人員曾提出幾種具有直線導(dǎo)引功能的懸架，參見 【1.趙景山，褚福磊.堅向平移式空間多連桿獨立懸架[P].中國專利=200610113114.2， 2007-2-28. 12.趙景山，趙盛，馮之敬，褚福磊.一種能夠保持車輪定位參數(shù)不變的后獨立 懸架[P].中國專利：200910001094. 3,2009-7-8. 13.張杰，趙景山，資小林，劉向，邱寶象， 馮之敬.一種采用滾珠花鍵副的多連桿直線平移式懸架[P].中國專利：201210125268. 9， 20012-4-25.】【4.資小林，趙景山，張杰，劉向，邱寶象，馮之敬.一種帶有3-RRR伸縮補償 機構(gòu)的多連桿直線導(dǎo)引式獨立懸架[P].中國專利：201110215816. 2,2011-7-29.】。
[0005] 但是，上述的一些專利所提出的直線平移式懸架結(jié)構(gòu)只能應(yīng)用于汽車后軸懸架系 統(tǒng)，即單純起到支撐橋的作用，不能實現(xiàn)與轉(zhuǎn)向和驅(qū)動系統(tǒng)的裝配集成，從而無法應(yīng)用于車 輛的前懸架系統(tǒng)。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種集成轉(zhuǎn)向和驅(qū)動功 能的直線平移式前懸架系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)能夠與轉(zhuǎn)向拉桿裝配，并通過帶有兩個球頭銷的轉(zhuǎn)向 節(jié)連接件總成，實現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向的功能；同時轉(zhuǎn)向節(jié)可與輪轂軸承單元裝配，進(jìn)而安裝等速驅(qū) 動軸，實現(xiàn)前輪的驅(qū)動功能。該懸架系統(tǒng)能夠使得車輪定位參數(shù)，例如車輪前束、外傾角、主 銷內(nèi)傾角、主銷后傾角以及輪距、軸距等，在車輪跳動過程中始終保持不變。該懸架的運動 學(xué)特性是由懸架導(dǎo)向機構(gòu)的構(gòu)型決定，所以該懸架的運動學(xué)特性對硬點參數(shù)不敏感，懸架 的布置形式多樣，能夠應(yīng)用于不同車型的前懸架系統(tǒng)。
[0007] 本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的。這種集成轉(zhuǎn)向和驅(qū)動功能的直 線平移式前懸架系統(tǒng)，主要包括具有直線導(dǎo)引功能的二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)和二個下懸架導(dǎo) 向機構(gòu)、上連接座、下連接座、轉(zhuǎn)向節(jié)、加強件、上球頭副、下球頭副和彈簧減震器，所述的二 個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)和二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)為一種過約束的并聯(lián)機構(gòu)，該機構(gòu)只具有一個平 移自由度，用于實現(xiàn)車輪跳動的導(dǎo)引；上連接座通過加強件固定連接下連接座，上連接座與 二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)相連接，上連接座與減震器安裝座相連接，下連接座與二個下懸架導(dǎo) 向機構(gòu)相連接；加強件上設(shè)有上球頭安裝孔、下球頭安裝孔、制動器安裝孔、轉(zhuǎn)向拉桿安裝 孔和輪轂單元安裝孔，上連接座上設(shè)有上球頭副并安裝在上球頭安裝孔中，下連接座上設(shè) 有下球頭副并安裝在下球頭安裝孔中；所述轉(zhuǎn)向節(jié)與二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)通過上球頭副鏈 接，所述轉(zhuǎn)向節(jié)與二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)通過下球頭副鏈接，且上球頭副和下球頭副的安裝 軸線共線，該軸線即為轉(zhuǎn)向主銷軸線；轉(zhuǎn)向節(jié)的擺臂與轉(zhuǎn)向拉桿通過轉(zhuǎn)向拉桿安裝孔鏈接， 轉(zhuǎn)向拉桿進(jìn)而與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器鏈接，通過轉(zhuǎn)向拉桿帶動轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn) 向節(jié)通過制動器安裝孔安裝有制動器；轉(zhuǎn)向節(jié)通過輪轂單元安裝孔安裝有輪轂單元，輪轂 單元一端與車輪鏈接，另一端與驅(qū)動軸鏈接，通過驅(qū)動軸實現(xiàn)車輪驅(qū)動；所述彈簧減震器一 端通過減震器安裝座與上懸架導(dǎo)向機構(gòu)鏈接，另一端與車身鏈接，用于實現(xiàn)汽車避震和衰 減車身振動。
[0008] 所述的二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)和二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)為上下兩個2-RPR機構(gòu)，R表 示轉(zhuǎn)動副，P表示移動副，2表示兩條RPR運動鏈；所述的2-RPR機構(gòu)，其自由度為一個平移 自由度，兩條RPR運動鏈所確定的平面的夾角為90° ;二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)和二個下懸架 導(dǎo)向機構(gòu)包括各二個RPR運動鏈，所述的每個PRP運動鏈中兩個轉(zhuǎn)動副軸線平行，且垂直于 移動副軸線；過所述移動副軸線，且垂直于所述轉(zhuǎn)動副軸線的平面稱為RPR運動鏈確定的 平面；4條RPR運動鏈所確定的4個平面，它們的交線相互平行或者重合。
[0009] 所述的上懸架導(dǎo)向機構(gòu)和下懸架導(dǎo)向機構(gòu)包括外側(cè)連桿、內(nèi)側(cè)連桿、防塵罩、滾 珠、保持架和油封，內(nèi)側(cè)連桿安裝在外側(cè)連桿內(nèi)，保持架上設(shè)有滾珠，外側(cè)連桿上設(shè)有防塵 罩。
[0010] 本實用新型的有益效果為：首先，本實用新型提出了一種全新的直線平移式前懸 架系統(tǒng)，該前懸架系統(tǒng)較傳統(tǒng)前懸架系統(tǒng)最大的區(qū)別在于其導(dǎo)向機構(gòu)具有直線導(dǎo)引功能， 在承受不平路面對車輪各向沖擊的同時，理論上能夠保持車輪定位參數(shù)基本不變，進(jìn)而提 高整車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。其次，前懸架系統(tǒng)能夠與傳統(tǒng)的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、 制動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行匹配集成，是對已有的直線平移式后懸架實用新型專利的擴展，進(jìn) 一步提升了直線平移式懸架導(dǎo)向機構(gòu)的應(yīng)用范圍。再者，該前懸架系統(tǒng)的運動學(xué)特性與懸 架機構(gòu)的構(gòu)型相關(guān)，對懸架的硬點參數(shù)不敏感，只需要保證懸架支鏈所確定的四個平面的 交線平行或重合即可，懸架系統(tǒng)的布置方式更加靈活，可以適用于不同的車型。因此該懸架 系統(tǒng)是對現(xiàn)有技術(shù)的重大突破，與傳統(tǒng)的麥弗遜式、雙橫臂式等前懸架系統(tǒng)相比較，具有車 輪定位參數(shù)不變、輪胎磨損較小、懸架布置形式靈活及對硬點參數(shù)不敏感、提高汽車的操縱 穩(wěn)定性和行駛平順性、適用范圍廣泛等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】 toon] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2為懸架導(dǎo)向機構(gòu)總成示意圖；
[0013] 圖3為轉(zhuǎn)向節(jié)示意圖；
[0014] 圖4為上懸架導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
[0015] 圖5為上懸架導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖6為下懸架導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖7為2-RRR機構(gòu)運動學(xué)原理圖。
[0018] 附圖中的標(biāo)號分別為：彈簧減震器1，轉(zhuǎn)向節(jié)2,上球頭安裝孔2-1，下球頭安裝孔 2-2,制動器3,上懸架導(dǎo)向機構(gòu)4,上連接座5,下懸架導(dǎo)向機構(gòu)6,下連接座7,加強件8,轉(zhuǎn) 向拉桿9,驅(qū)動軸10,車身11，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器12,上球頭副13,下球頭副14,制動器安 裝孔15,轉(zhuǎn)向拉桿安裝孔16,輪轂單元安裝孔17,減震器安裝座18,外側(cè)連桿19,內(nèi)側(cè)連桿 20,防塵罩21，滾珠22,保持架23,油封24。

【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明：
[0020] 如圖所示，這種集成轉(zhuǎn)向和驅(qū)動功能的直線平移式前懸架系統(tǒng)，主要包括具有直 線導(dǎo)引功能的二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)4和二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)6、上連接座5、下連接座7、轉(zhuǎn) 向節(jié)2、加強件8、上球頭副13、下球頭副14和彈簧減震器1，所述的二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)4 和二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)6為一種過約束的并聯(lián)機構(gòu)，該機構(gòu)只具有一個平移自由度，用于 實現(xiàn)車輪跳動的導(dǎo)引，實現(xiàn)車輪僅沿直線跳動，并承受不平路面對車輪各向沖擊。上連接座 5通過加強件8固定連接下連接座7,通過一個加強件8連接固定，形成一個整體構(gòu)件，這種 結(jié)構(gòu)設(shè)計方式能夠增加懸架系統(tǒng)的整體剛度，提高懸架系統(tǒng)的承載能力，減小由于懸架機 構(gòu)變形導(dǎo)致的車輪定位參數(shù)變化量。上連接座5與二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)4相連接，上連接 座5與減震器安裝座18相連接，下連接座7與二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)6相連接；加強件2上 設(shè)有上球頭安裝孔2-1、下球頭安裝孔2-2、制動器安裝孔15、轉(zhuǎn)向拉桿安裝孔16和輪轂單 元安裝孔17,上連接座5上設(shè)有上球頭副13并安裝在上球頭安裝孔2-1中，下連接座7上 設(shè)有下球頭副14并安裝在下球頭安裝孔2-2中；所述轉(zhuǎn)向節(jié)2與二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)4通 過上球頭副13鏈接，所述轉(zhuǎn)向節(jié)2與二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)6通過下球頭副14鏈接，且上球 頭副13和下球頭副14的安裝軸線共線，該軸線即為轉(zhuǎn)向主銷軸線；轉(zhuǎn)向節(jié)2的擺臂與轉(zhuǎn)向 拉桿9通過轉(zhuǎn)向拉桿安裝孔16鏈接，轉(zhuǎn)向拉桿9進(jìn)而與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器12鏈接，通過轉(zhuǎn) 向拉桿9帶動轉(zhuǎn)向節(jié)2轉(zhuǎn)動實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向功能；轉(zhuǎn)向節(jié)2通過制動器安裝孔15安裝有制動 器3 ;轉(zhuǎn)向節(jié)2通過輪轂單元安裝孔17安裝有輪轂單元，輪轂單元一端與車輪鏈接，另一端 與驅(qū)動軸10鏈接，通過驅(qū)動軸10實現(xiàn)車輪驅(qū)動；所述彈簧減震器1 一端通過減震器安裝座 18與上懸架導(dǎo)向機構(gòu)4鏈接，另一端與車身11鏈接，用于實現(xiàn)汽車避震和衰減車身振動。
[0021] 所述的二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)4和二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)6為上下兩個2-RPR機構(gòu)，R 表示轉(zhuǎn)動副，P表示移動副，2表示兩條RPR運動鏈；所述的2-RPR機構(gòu)，其自由度為一個平 移自由度，兩條RPR運動鏈所確定的平面的夾角為90° ;二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)4和二個下 懸架導(dǎo)向機構(gòu)6包括各二個RPR運動鏈，所述的每個PRP運動鏈中兩個轉(zhuǎn)動副軸線平行，且 垂直于移動副軸線；過所述移動副軸線，且垂直于所述轉(zhuǎn)動副軸線的平面稱為RPR運動鏈 確定的平面；4條RPR運動鏈所確定的4個平面，它們的交線相互平行或者重合。
[0022] 所述的上懸架導(dǎo)向機構(gòu)4和下懸架導(dǎo)向機構(gòu)6包括外側(cè)連桿19、內(nèi)側(cè)連桿20、防 塵罩21、滾珠22、保持架23和油封24,內(nèi)側(cè)連桿20安裝在外側(cè)連桿19內(nèi)，保持架23上設(shè) 有滾珠22,外側(cè)連桿19上設(shè)有防塵罩21。
[0023] 接下來，介紹2-RPR機構(gòu)的運動學(xué)原理，如圖7所示，兩條RPR運動鏈AAQ和 A2B2C2分別位于π i平面、π2平面內(nèi)，運動鏈中兩個轉(zhuǎn)動副軸線相互平行且始終垂直于相 應(yīng)的平面，移動副的軸線始終與兩端的轉(zhuǎn)動副軸線垂直。n i平面與η 2平面的交線為直線 PQ。以運動副Ai為原點建立坐標(biāo)系Zi軸垂直于π i平面。設(shè)運動副Q的坐標(biāo)為 Ci(Xcn，yc：i，〇)，移動副&的軸線向量為nB1= [cosa sina 0]τ，則三個運動副的運動螺旋 分別為：

【權(quán)利要求】
1. 一種集成轉(zhuǎn)向和驅(qū)動功能的直線平移式前懸架系統(tǒng)，其特征在于：主要包括具有直 線導(dǎo)引功能的二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)（4)和二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)（6)、上連接座（5)、下連接 座（7)、轉(zhuǎn)向節(jié)（2)、加強件（8)、上球頭副（13)、下球頭副（14)和彈簧減震器（1)，所述的 二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)（4)和二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)（6)為一種過約束的并聯(lián)機構(gòu)，該機構(gòu)只 具有一個平移自由度，用于實現(xiàn)車輪跳動的導(dǎo)引；上連接座（5)通過加強件（8)固定連接下 連接座（7)，上連接座（5)與二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)（4)相連接，上連接座（5)與減震器安裝 座（18)相連接，下連接座（7)與二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)（6)相連接；加強件⑵上設(shè)有上球 頭安裝孔（2-1)、下球頭安裝孔（2-2)、制動器安裝孔（15)、轉(zhuǎn)向拉桿安裝孔（16)和輪轂單 元安裝孔（17)，上連接座（5)上設(shè)有上球頭副（13)并安裝在上球頭安裝孔（2-1)中，下連 接座⑵上設(shè)有下球頭副（14)并安裝在下球頭安裝孔（2-2)中；所述轉(zhuǎn)向節(jié)⑵與二個上 懸架導(dǎo)向機構(gòu)（4)通過上球頭副（13)鏈接，所述轉(zhuǎn)向節(jié)（2)與二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)（6)通 過下球頭副（14)鏈接，且上球頭副（13)和下球頭副（14)的安裝軸線共線，該軸線即為轉(zhuǎn) 向主銷軸線；轉(zhuǎn)向節(jié)（2)的擺臂與轉(zhuǎn)向拉桿（9)通過轉(zhuǎn)向拉桿安裝孔（16)鏈接，轉(zhuǎn)向拉桿 (9)進(jìn)而與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器（12)鏈接，通過轉(zhuǎn)向拉桿（9)帶動轉(zhuǎn)向節(jié)（2)轉(zhuǎn)動實現(xiàn)車輪 轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)向節(jié)⑵通過制動器安裝孔（15)安裝有制動器（3);轉(zhuǎn)向節(jié)⑵通過輪轂單元安 裝孔（17)安裝有輪轂單元，輪轂單元一端與車輪鏈接，另一端與驅(qū)動軸（10)鏈接，通過驅(qū) 動軸（10)實現(xiàn)車輪驅(qū)動；所述彈簧減震器（1) 一端通過減震器安裝座（18)與上懸架導(dǎo)向 機構(gòu)（4)鏈接，另一端與車身（11)鏈接，用于實現(xiàn)汽車避震和衰減車身振動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成轉(zhuǎn)向和驅(qū)動功能的直線平移式前懸架系統(tǒng)，其特征在 于：所述的二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)（4)和二個下懸架導(dǎo)向機構(gòu)（6)為上下兩個2-RPR機構(gòu)，R 表示轉(zhuǎn)動副，P表示移動副，2表示兩條RPR運動鏈；所述的2-RPR機構(gòu)，其自由度為一個平 移自由度，兩條RPR運動鏈所確定的平面的夾角為90° ;二個上懸架導(dǎo)向機構(gòu)（4)和二個 下懸架導(dǎo)向機構(gòu)（6)包括各二個RPR運動鏈，所述的每個PRP運動鏈中兩個轉(zhuǎn)動副軸線平 行，且垂直于移動副軸線；過所述移動副軸線，且垂直于所述轉(zhuǎn)動副軸線的平面稱為RPR運 動鏈確定的平面；4條RPR運動鏈所確定的4個平面，它們的交線相互平行或者重合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成轉(zhuǎn)向和驅(qū)動功能的直線平移式前懸架系統(tǒng)，其特 征在于：所述的上懸架導(dǎo)向機構(gòu)（4)和下懸架導(dǎo)向機構(gòu)（6)包括外側(cè)連桿（19)、內(nèi)側(cè)連桿 (20)、防塵罩（21)、滾珠（22)、保持架（23)和油封（24)，內(nèi)側(cè)連桿（20)安裝在外側(cè)連桿 (19)內(nèi)，保持架（23)上設(shè)有滾珠（22)，外側(cè)連桿（19)上設(shè)有防塵罩（21)。
【文檔編號】B62D7/18GK204110143SQ201420498044
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】張 杰, 劉向, 周賢勇, 李伯華, 資小林, 趙景山 申請人:萬向錢潮股份有限公司, 萬向集團公司