CN102416834B

CN102416834B - 无人车悬挂系统

Info

Publication number: CN102416834B
Application number: CN 201110306806
Authority: CN
Inventors: 吴明晖; 明志峰; 李想; 曹艺辉; 朱徐华; 赵言正; 付庄
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Haian Jiaorui Robot Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: CN102416834A

Abstract

一种无人车悬挂系统，包括悬挂桥、驱动桥和制动桥，悬挂桥包括摆臂、二横拉杆、弹簧减震器总成，驱动桥包括球笼万向等速传动轴、轴承、哈把头和车轮，制动桥包括制动钳、刹车片和刹车盘。该系统通过摆臂承受纵向力、横拉杆承受车轮侧向力、弹簧减震器总成承受纵向力，并共同作用较好地承受冲击力及扭矩；驱动桥和制动桥通过摆臂直接联接车轮，简化了结构，减少了传动环节。本发明具有结构简单、合理、紧凑，减震性能良好等优点，可应用于无人车或其它独立驱动车辆作为悬挂系统。

Description

无人车悬挂系统

技术领域

本发明涉及的是一种车辆悬挂装置，具体是一种用于无人车的独立驱动悬挂系统，属于汽车技术领域。

背景技术

悬挂系统是指车架与车轮之间一切传力连接装置的总称。它的作用是把路面作用于车轮上的垂直力(支撑力)、纵向力(牵引力和制动力)和侧向力，以及由这些力所造成的力矩传递到车架上，以保证汽车的正常行驶，同时起到减震作用。悬挂系统根据导向机构不同可分为独立悬架和非独立悬架两大类。

非独立悬架是左右车轮用一根刚性车轴连接，通过悬架与车架相连。这种结构的优点是结构简单，制造成本低，维修方便；缺点是非簧载质量较大，不利于提高行驶平顺性，用于前悬架时易发生摆阵现象。

独立悬架是左右车轮各自通过悬架和车架相连。这种结构的优点如下：(1)非簧载质量较小，悬架传给车架的冲击载荷小；(2)弹性元件只承受垂直力，可采用刚度较小的弹簧，降低车身震动频率，改善行驶平顺性；(3)由于左右车轮单独跳动，相互影响小，可减少车身的倾斜和振动；(4)可使电机位置和汽车质心降低，从而提高行驶稳定性；(5)有助于消除前轮摆振现象。

但是独立悬架的缺点是结构复杂，成本高，维修不方便，对于无人车及微型车来讲，显得复杂笨重，而且会占用大量底盘、车身空间，严重影响整车质量分布，导致车辆行驶性能降低。

经对现有技术的文献检索发现，神龙富康后桥独立悬挂是一种纵臂式独立悬架，其包括左右后纵臂、后轴管、稳定杆、扭杆、减震器，其结构相对其他独立悬挂系统来说比较简单，其中后轴管、稳定杆、扭杆联接左右后摆臂将左右两轮连接在一起。但正因为轴套管横在两轮之间，对后面电机的安装和车身的设计都带来一些问题，安装在两轮间的电机和万向轴在位置上与套筒等在位置上有一定的冲突，电机和万向轴不得不向前移。

为了安装纵摆臂和避开中间后轴管，使车身底部的结构变得比较复杂。对于焊接件的车身，结构越复杂车身的焊接难度越大，出现焊接缺陷和漏水的风险越高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单牢固、行车减震性能良好、部件布局合理的无人车悬挂系统。

本发明是通过以下技术方案来解决其技术问题的：

一种无人车悬挂系统，连接于无人车的车架上，该车架上设置有电机减速器；所述悬挂系统包括悬挂桥、驱动桥和制动桥；所述悬挂桥包括摆臂、二横拉杆、弹簧减震器总成，所述摆臂由纵臂和弯曲横臂构成，所述纵臂的前端铰接于所述车架上，所述弯曲横臂固定连接于该纵臂的中部，该弯曲横臂上开设有轴承孔，所述弹簧减震器总成上端铰接于所述车架上，下端铰接于所述摆臂的纵臂中部，所述二横拉杆一端铰接在所述摆臂的后端，另一端铰接于所述车架上；所述驱动桥包括球笼万向等速传动轴、轴承、哈把头和车轮，所述哈把头通过该轴承安装在所述摆臂的轴承孔内，所述球笼万向等速传动轴一端联接于所述电机减速器，另一端固定于该哈把头上，所述车轮固定于所述哈把头上；所述制动桥包括制动钳、刹车片和刹车盘，所述制动钳固定在所述摆臂上，所述刹车片安装在所述制动钳两边，所述刹车盘固定于所述哈把头上且夹置于该刹车片之间。

本发明所述无人车悬挂系统的摆臂的纵臂前端通过销轴铰接于固定在所述车架上的摆臂固定U板上，该纵臂的中部固定有摆臂弹簧固定U板，后端固定有摆臂拉杆固定U板，该摆臂的弯曲横臂上固定有制动钳安装板；所述横拉杆包括左杆体、右杆体、调节接头和关节轴承，所述调节接头通过不同旋向的螺纹连接于所述左杆体和右杆体之间，所述关节轴承通过螺纹拧入右杆体的右端且铰接于所述纵臂后端的摆臂拉杆固定U板上，所述左杆体的左端设置有橡胶套筒且铰接于所述车架的横梁上；所述车架的横梁上固定有拉杆固定块，该拉杆固定块上固定有拉杆固定U板，所述横拉杆的左杆体铰接于该拉杆固定U板上；所述拉杆固定U板为对称的桥型构件，其中间设置一长方形腔，该长方形腔上设置有通孔，在该拉杆固定U板的两侧面上设置有同轴的贯通孔，在拉杆固定U板一侧面的贯通孔周围设置有3个互成120°对称的螺纹孔，该贯通孔中穿置有拉杆铰接销轴，该拉杆铰接销轴的圆盘端面上设置有与所述螺纹孔相对应的3个固定孔；所述弹簧减震器总成包括导柱和避震弹簧，该导柱在所述避震弹簧的内孔中，导柱的两端分别铰接于摆臂及车架上；所述球笼万向等速传动轴通过花键分别与所述电机减速器的输出端和哈把头联接。

本发明所述无人车悬挂系统只包括悬挂桥、驱动桥和制动桥三大部件，因此构件量少、结构简单。所述无人车悬挂系统通过悬挂桥的摆臂承受纵向力、横拉杆承受车轮侧向力、弹簧减震器总成承受垂直力，较好地承受来自路面的冲击力及扭矩，同时通过摆臂、横拉杆一起作用限制车轮纵向横向摆动，使之只能绕着摆臂前端销轴上下转动。因此，当车辆行驶过程中遇到颠簸时，一方面摆臂与车架间的铰接的弹簧减震器上下振动，另一方面整个机构绕摆臂与车架铰接处的销轴上下转动，整个冲击负载由弹簧减震器与摆臂予以承受，减震效果好，同时，在受到侧向冲击力及扭矩时，双横拉杆将克服冲击力，抵消扭矩，避免摆臂侧向扭曲过大。此外，驱动桥的球笼万向等速传动轴直接联接到哈把头，从而直接将动力输送到车轮，减少了传动环节，增强了无人车的启动反应；同时，制动桥通过摆臂直接联接车轮轮毂，能够直接制动车轮的转动，达到刹车的目的。

综上所述的，本发明具有结构简单、合理、紧凑，减震性能良好等优点。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的左视图。

图4为本发明的立体图。

图5为本发明横拉杆的主视图。

图6为本发明横拉杆的立体图。

图7为本发明拉杆铰接销轴的立体图。

图8为本发明拉杆固定U板的立体图。

图中，

1-1车架横梁，1-2拉杆固定块，1-3拉杆固定块，1-4弹簧固定U板，1-5摆臂固定U板，2车轮，3刹车盘，4螺钉，5球笼万向等速传动轴，6哈把头，7轴承，8弹性挡圈，9摆臂，9-1橡胶套筒，9-2摆臂弹簧固定U板，9-3摆臂体，9-4摆臂拉杆固定U板，9-5轴承孔，9-6制动钳安装板，10横拉杆，10-1橡胶套筒，10-2左杆体，10-3调节接头，10-4右杆体，10-5螺母，10-6关节轴承，11拉杆固定U板，11-1螺纹孔，11-2长方形腔，11-3通孔，12销轴，13开口销，14弹簧减震器总成，15制动钳，16套筒，17拉杆铰接销轴，17-1固定孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

请结合参阅图图1、2、3和4本发明的结构示意图，图示无人车悬挂系统连接于无人车的车架上，该车架上设置有电机减速器(图中未示出)。所述无人车悬挂系统包括悬挂桥、驱动桥和制动桥。

所述悬挂桥包括摆臂9、上下二横拉杆10、弹簧减震器总成14，其中，摆臂9通过销轴与车架、弹簧减震器总成14、二横拉杆10相连，同样，弹簧减震器总成14、二横拉杆10也通过销轴铰接在车架上。

所述摆臂9并非实心体，只有上、左、右三侧面实体，下表面为空，呈两边倾斜倒U型结构，以达到轻量化目的。该摆臂9包括摆臂体9-3，其由纵臂和弯曲横臂构成(见图1和图3)，所述纵臂的前端铰接于所述车架(图中未示出)上，所述弯曲横臂固定连接于该纵臂的中部且向下弯曲伸展，该弯曲横臂上开设有轴承孔9-5。请参阅图3，所述摆臂9的纵臂前端装有橡胶套筒9-1，并且通过销轴12铰接于摆臂固定U板1-5上，该摆臂固定U板1-5固定在所述车架(图中未示出)上；请参阅图1，在所述销轴12末端开有一垂直销轴轴线的通孔，一开口销13穿过通孔，以防止销轴12横向移动而导致摆臂9从摆臂固定U板1-5上脱落。请参阅图4，所述纵臂的中部固定有摆臂弹簧固定U板9-2，后端固定有摆臂拉杆固定U板9-4，所述摆臂9的弯曲横臂上固定有制动钳安装板9-6。

所述弹簧减震器总成14的上端铰接于所述车架上，下端铰接于所述摆臂9的纵臂中部。请参阅图1，所述弹簧减震器总成14包括导柱和避震弹簧，该导柱穿置在所述避震弹簧的内孔中，导柱的上下两端设有铰接孔分别铰接于摆臂9及车架上：一端通过销轴12铰接在弹簧固定U板1-4上，该弹簧固定U板1-4固定在所述车架上；另一端通过销轴12铰接在所述纵臂中部的摆臂弹簧固定U板9-2上。所述弹簧固定U板1-4与摆臂弹簧固定U板9-2可在同一垂直面上，使弹簧减震器总成14垂直安装，也可以错位一定距离，使弹簧减震器总成14倾斜一定角度安装。

请参阅图1，所述二横拉杆10一端铰接在所述摆臂9的后端，另一端铰接于所述车架的车架横梁1-1上，该车架横梁1-1上固定有拉杆固定块1-2和1-3，该拉杆固定块1-2和1-3上固定有拉杆固定U板11。再请参阅图8，所述拉杆固定U板11为对称的桥型构件，其中间设置一长方形腔11-2，该长方形腔11-2上设置有通孔11-3，螺钉穿过该通孔11-3将拉杆固定U板11固定到车架横梁1-1的拉杆固定块1-2和1-3上；在该拉杆固定U板11的两侧面上设置有同轴的贯通孔，在拉杆固定U板11一侧面的贯通孔周围设置有3个互成120°对称的螺纹孔11-1，该贯通孔中穿置有拉杆铰接销轴17(见图3)，再请参阅图7，该拉杆铰接销轴17的圆盘端面上设置有与所述螺纹孔11-1相对应的3个固定孔17-1，螺钉通过该固定孔17-1将拉杆铰接销轴17固定在拉杆固定U板11的螺纹孔11-1上，以防止拉杆铰接销轴17横向运动脱落。再请参阅图5和图6，所述横拉杆10包括左杆体10-2、右杆体10-4、调节接头10-3和关节轴承10-6。所述左杆体10-2和右杆体10-4的相对端分别设置有旋向不同的左螺纹或者右螺纹，所述调节接头10-3的两端也相应地设置有与之配套的左螺纹或者右螺纹，其通过不同旋向的螺纹连接于所述左杆体10-2和右杆体10-4之间，该调节接头10-3的中部设有六角台阶，便于扳手作业，由于左右两边螺纹方向相反，因此通过拧动调节接头10-3就能够调节整个横拉杆10的长度，即两端铰接孔轴线的距离是可调的。

所述右杆体10-4的右端设置有内螺纹，所述关节轴承10-6通过螺纹拧入该右杆体10-4的右端，在关节轴承10-6与右杆体10-4的连接处设置有螺母10-5，以提高关节轴承10-6的联接刚度。该关节轴承10-6两侧装有套筒16(见图3)，再通过销轴12铰接到所述摆臂拉杆固定U板9-4上，最后用开口销13穿过销轴12通孔，以防止销轴12侧向移动脱落，从而所述横拉杆10的一端铰接于所述纵臂后端的摆臂拉杆固定U板9-4上，即所述摆臂9的后端。所述左杆体10-2的左端设置有橡胶套筒10-1，并且通过所述拉杆铰接销轴17铰接于所述拉杆固定U板11上，从而将所述横拉杆10的另一端铰接于所述车架横梁1-1上。

请参阅图1，所述驱动桥包括球笼万向等速传动轴5、轴承7、哈把头6和车轮2。所述轴承7安装在所述摆臂9弯曲横臂上的轴承孔9-5内，在轴承孔9-5左侧加工有沟槽，一弹性挡圈8布置在沟槽内，防止该7轴承左向运动，在轴承孔9-5右侧设有台阶，台阶圆孔的直径比该轴承7的外径小。所述哈把头6通过该轴承7安装在所述摆臂9的轴承孔9-5内，在轴承孔9-5右侧加工有大倒角，该哈把头6也加工有配套倒角，从而使哈把头6既可以厚实，两轮轮距又不至于增加。所述球笼万向等速传动轴5一端通过花键插入并联接于所述电机减速器的输出端，另一端通过内花键联接哈把头6，并且用大螺母和开口销固定于该哈把头6上。所述车轮2通过螺钉4固定于所述哈把头6上，这样就可以实现动力从电机输出端到达车轮2，实现了动力少环节传动，减少了传动环节能量的消耗，增加了传动效率。

所述制动桥包括制动钳15、刹车片和刹车盘3。请参阅图3，所述制动钳15通过螺钉固定在所述摆臂9弯曲横臂的制动钳安装板9-6上，所述刹车片安装在所述制动钳15的两边，所述刹车盘3位于所述哈把头6与车轮2的轮毂之间，该刹车盘3的凸圆盘内腔套在所述哈把头6的外圆并固定于该哈把头6上，其外圆盘夹置于所述刹车片之间。

综上所述，本发明的驱动桥、制动桥、悬挂桥等各部件之间联接紧凑，布置合理，结构简单而实用，为了联接的可靠性及力学性能，同时采用了各不一样的材料及联接方式。所述无人车悬挂系统具有整体结构简单紧凑、强度高、行驶减震性能好的优点。

Claims

1.一种无人车悬挂系统，连接于无人车的车架上，该车架上设置有电机减速器，其特征在于：所述悬挂系统包括悬挂桥、驱动桥和制动桥；所述悬挂桥包括摆臂、二横拉杆、弹簧减震器总成，所述摆臂由纵臂和弯曲横臂构成，所述纵臂的前端铰接于所述车架上，所述弯曲横臂固定连接于该纵臂的中部，该弯曲横臂上开设有轴承孔，所述弹簧减震器总成上端铰接于所述车架上，下端铰接于所述摆臂的纵臂中部，所述二横拉杆一端铰接在所述摆臂的后端，另一端铰接于所述车架上；所述驱动桥包括球笼万向等速传动轴、轴承、哈把头和车轮，所述哈把头通过该轴承安装在所述摆臂的轴承孔内，所述球笼万向等速传动轴一端联接于所述电机减速器，另一端固定于该哈把头上，所述车轮固定于所述哈把头上；所述制动桥包括制动钳、刹车片和刹车盘，所述制动钳固定在所述摆臂上，所述刹车片安装在所述制动钳两边，所述刹车盘固定于所述哈把头上且夹置于该刹车片之间。

2.根据权利要求1所述的无人车悬挂系统，其特征在于：所述摆臂的纵臂前端通过销轴铰接于固定在所述车架上的摆臂固定U板上，该纵臂的中部固定有摆臂弹簧固定U板，后端固定有摆臂拉杆固定U板，该摆臂的弯曲横臂上固定有制动钳安装板。

3.根据权利要求2所述的无人车悬挂系统，其特征在于：所述横拉杆包括左杆体、右杆体、调节接头和关节轴承，所述调节接头通过不同旋向的螺纹连接于所述左杆体和右杆体之间，所述关节轴承通过螺纹拧入右杆体的右端且铰接于所述纵臂后端的摆臂拉杆固定U板上，所述左杆体的左端设置有橡胶套筒且铰接于所述车架的横梁上。

4.根据权利要求3所述的无人车悬挂系统，其特征在于：所述车架的横梁上固定有拉杆固定块，该拉杆固定块上固定有拉杆固定U板，所述横拉杆的左杆体铰接于该拉杆固定U板上。

5.根据权利要求4所述的无人车悬挂系统，其特征在于：所述拉杆固定块上的拉杆固定U板为对称的桥型构件，其中间设置一长方形腔，该长方形腔上设置有通孔，在该拉杆固定块上的拉杆固定U板的两侧面上设置有同轴的贯通孔，在拉杆固定块上的拉杆固定U板一侧面的贯通孔周围设置有3个互成120°对称的螺纹孔，该贯通孔中穿置有拉杆铰接销轴，该拉杆铰接销轴的圆盘端面上设置有与所述螺纹孔相对应的3个固定孔。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的无人车悬挂系统，其特征在于：所述弹簧减震器总成包括导柱和避震弹簧，该导柱在所述避震弹簧的内孔中，导柱的两端分别铰接于摆臂及车架上。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的无人车悬挂系统，其特征在于：所述球笼万向等速传动轴通过花键分别与所述电机减速器的输出端和哈把头联接。