CN103465745B

CN103465745B - 汽车前麦弗逊悬架及包括其的汽车

Info

Publication number: CN103465745B
Application number: CN201210187820.7A
Authority: CN
Inventors: 蔡章林
Original assignee: Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd; Shanghai General Motors Co Ltd
Current assignee: SAIC General Motors Corp Ltd; Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: CN103465745A

Abstract

本发明涉及一种汽车前麦弗逊悬架及包括其的汽车。根据本发明的汽车前麦弗逊悬架的控制臂包括：控制臂本体；位于所述控制臂本体上并且用于连接转向节的球头销；位于所述控制臂本体上并且用于连接车架的前车架衬套和后车架衬套，其中所述前车架衬套和所述后车架衬套中的至少一个采用橡胶材料且沿径向的刚度大于沿轴向的刚度。另外，本发明还提供了控制臂的关键硬点的布置关系。如上设置的麦弗逊悬架及相应的汽车通过完善设计控制臂上前后两个车加强衬套的刚度特性、有利地设计了控制臂关键硬点间的关系，削弱了车辆高速行驶时轮胎总成的动不平衡及车架传递给驾驶员的振动、改善了驾驶的操控和舒适性。

Description

汽车前麦弗逊悬架及包括其的汽车

技术领域

本发明涉及一种汽车底盘悬架系统；更具体地说，本发明涉及一种汽车前麦弗逊悬架。进一步地，本发明还涉及一种包括这种前麦弗逊悬架的汽车。

背景技术

众所周知，汽车的行驶操控性和舒适性与底盘结构中的悬架系统息息相关，同时，悬架系统结构的简单与复杂也直接决定着汽车制造成本的高低。

目前绝大多数的轿车前悬架都采用了麦弗逊式独立悬架，如图1中所示，这种悬架系统主要由控制臂1、弹簧减振器总成2、转向节3以及横向稳定杆（未图示）等组成。图1中虚线示出的部分表示相应于该悬架的前车轮。麦弗逊悬架具有结构简单、价格便宜、占用空间小以及性能优良等突出优点。

目前在采用前麦弗逊式悬架结构的汽车中，通常将悬架通过控制臂的转向节连接端与转向系统的转向节相连、通过控制臂的前后车架连接端与车架相连。麦弗逊式前悬架系统的这种设置使得在车轮转动时由于轮胎的动不平衡会产生前后方向的周期性振动，该振动会通过转向系统的转向横拉杆传递到方向盘、并前进一步将振动传递给驾驶员；特别是在高速公路上行驶时，即使路面光滑也会在特定的车速下出现这种运动，影响驾驶员的驾驶舒适程度。

另外，车架的振动也会通过控制臂的前后车架衬套、进而通过转向系统的转向横拉杆传递到方向盘，影响驾驶舒适性能。

随着汽车用户的要求越来越高、汽车制造厂家的竞争越来越激烈，为了在所属技术领域内取得技术上的优势亟需解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽车前麦弗逊悬架，其能够削弱从轮胎和车架传递给驾驶员的振动、改善这些振动带来的驾驶操控性和舒适性方面的问题。

另外，本发明要解决的问题还在于提供一种具有前述麦弗逊悬架的汽车。

本发明通过如下的技术方案解决了上述问题：

根据本发明的第一方面提供了一种汽车前麦弗逊悬架，所述悬架的控制臂包括：

控制臂本体；

位于所述控制臂本体上并且用于连接转向节的球头销；

位于所述控制臂本体上并且用于连接车架的前车架衬套和后车架衬套，其中

所述前车架衬套和所述后车架衬套中的至少一个采用橡胶材料且沿径向的刚度大于沿轴向的刚度。

可选地，在如前所述的悬架中，所述前车架衬套和所述后车架衬套中的至少一个的刚度是两级可调的。

可选地，在如前所述的悬架中，所述后车架衬套为液压衬套。

可选地，在如前所述的悬架中，所述前车架衬套的弹性中心点在汽车的纵向上位于所述球头销的中心点之后，所述后车架衬套的弹性中心点与所述前车架衬套的弹性中心点的连线与汽车纵向轴线成第一夹角，所述后车架衬套在汽车横向上位于所述前车架衬套之外，并且所述汽车的转向横拉杆的外点与内点的连线与汽车横向轴线成第二夹角，所述内点在汽车纵向上位于所述外点之后。

可选地，在如前所述的悬架中，所述球头销的中心点与所述前车架衬套的弹性中心点连线与车身的横向轴线平行或成一定角度。

根据本发明的第二方面提供了一种安装如前面中任一项所述的汽车前麦弗逊悬架的方法，其中，

将所述悬架的前车架衬套的弹性中心点设置成在汽车的纵向上位于所述球头销的中心点之后；

将所述悬架的后车架衬套的弹性中心点与所述前车架衬套的弹性中心点的连线设置成与汽车纵向轴线成第一夹角；

将所述后车架衬套设置成在汽车横向上位于所述前车架衬套之外，并且

将汽车的转向横拉杆的外点与内点的连线设置成与汽车横向轴线成第二夹角，并且将所述内点设置成在汽车纵向上位于所述外点之后。

可选地，在如前所述的方法中，将所述球头销的中心点与所述前车架衬套的弹性中心点连线设置成与车身的横向轴线平行或成一定角度。

根据本发明的第三方面提供了一种汽车，所述汽车的前悬架为如前面中任一项所述的前麦弗逊悬架，或者，所述汽车的前悬架是通过如前面中任一项所述的方法安装的麦弗逊悬架。

如上设置的麦弗逊悬架及相应的汽车通过完善设计控制臂上前、后两个车加强衬套的刚度特性，能够衰减传递到转向横拉杆上的振动、从而减少方向盘的振动；另外，由于有利地设计了控制臂关键硬点（弹性中心点）间的关系，使得控制臂与转向横拉杆运动协调，进一步削弱了车辆高速行驶时轮胎总成的动不平衡及车架传递给驾驶员的振动、改善了驾驶的操控和舒适性。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于示例的目的，而并非意在限制本发明的保护范围。图中：

图1是现有技术中麦弗逊悬架的示意性立体图；

图2是根据本发明的一种实施方式的麦弗逊悬架控制臂的示意图；以及

图3示意性地示出了根据本发明的麦弗逊悬架的控制臂的弹性中心的关系图。

具体实施方式

下面参照附图详细地说明本发明的具体实施方式。应当了解的是，如下的描述仅是说明性、示例性的。

图2是根据本发明的一种实施方式的麦弗逊悬架控制臂的示意图。如图中所示，这种汽车前麦弗逊悬架的控制臂1包括控制臂本体10、球头销11、前车架衬套12以及后车架衬套13。球头销11位于控制臂本体10上并且用于连接转向节。前车架衬套12与后车架衬套13也位于控制臂本体10上并且用于连接车架（未图示）。考虑到所属领域的技术人员对麦弗逊悬架的常规设置已经非常了解，所以在此不再对麦弗逊悬架相对于转向系统及车架的连接关系、麦弗逊悬架的基本工作原理进行赘述。

在图示的具体实施方式中，为了减少通过衬套从车架传递给控制臂、进而传递给转向系统的振动（从而改善车辆例如在高速光滑路面上行驶时方向盘的振动），前车架衬套12和后车架衬套13中的至少一个设置成采用橡胶材料，并且沿径向的刚度大于沿轴向的刚度。

对于前车架衬套来说，采用橡胶材料可以有效地隔离路面的冲击和振动；由于该衬套主要用来承受转弯时来自车轮的侧向力，所以，其径向刚度大时侧向力就会变形小，从而提高了操纵性能。另外，车辆在不平路面行驶时，车轮会受到前后方向的力或者轮胎动不平衡会产生前后方向的离心力，此时较小的轴向刚度更有利于缓解该前后方向力向车架的传递，提高舒适性。

对于后车架衬套来说，其可以采用橡胶材料，也可以采用液压衬套。当车辆转弯时，车轮侧向力作用在该衬套上的分力为衬套的径向，因此该衬套的径向刚度设计的较大。当车辆在不平路面行驶时，或者轮胎动不平衡产生前后方向的离心力，车轮受到前后方向的力在该衬套上的分力为轴向，为了较少该前后方向力向车架的传递，通过不均匀分布衬套内的金属材料及橡胶材料将轴向刚度设计成两级可调，小位移时刚度低，可有效减少力的传递，大位移时刚度高，起到限位的作用。

从前述可以了解，在本发明中，控制臂前、后两车架衬套刚度的这种合理设计可以衰减传递到转向横拉杆上的振动，从而减少方向盘上的振动、提高驾驶员高速行驶时的舒适性能。在可选的实施方式中，控制臂前后衬套刚度特性可以分别为一个具体的数值，但是不同汽车需要根据自身的需要对两个衬套的刚度进行调试和修正。同时，在优选的实施方式中，为了更好地衰减振动，前车架衬套12和后车架衬套13中的至少一个的刚度也可以设置成是两级可调的（小位移时刚度低，可有效减少力的传递；大位移时刚度高，起到限位的作用），或者，后车架衬套13可以设置成液压衬套。

另外，本申请还注意到，合理的控制臂关键硬点设计能够让控制臂与转向横拉杆在悬架跳动时相互间的运动更协调，从而改善车辆高速行驶时车轮轮胎总成的动不平衡产生的前后方向的周期性振动。下面根据图3中的示例性实施方式的设置来具体介绍。

图3示意性地示出了根据本发明的麦弗逊悬架的控制臂的弹性中心的关系图。为了实现前述的良好的效果，图中提供了以下设计，即，前车架衬套的弹性中心点O₁₂在汽车的纵向上位于球头销的中心点O₁₁之后，后车架衬套的弹性中心点O₁₃与前车架衬套的弹性中心点O₁₂的连线与汽车纵向轴线X成第一夹角，后车架衬套在汽车横向Y上位于前车架衬套12之外，并且汽车的转向横拉杆的外点A与内点B的连线与汽车横向轴线成第二夹角，内点B在汽车纵向X上位于外点A之后。在优选的实施方式中，球头销的中心点O₁₁与前车架衬套12的弹性中心点O₁₂连线与车身的横向轴线Y平行或成一定角度。该角度可与转向横拉杆角度接近，这样球头销中心点与前车架衬套弹性中心点的连线和转向横拉杆内外点的连线接近平行。当车轮受到不平路面冲击产生前后方向小幅运动时，或者由于轮胎动不平衡产生前后方向的离心力时,车轮平面不会左右摆动，可以有效较少传递到方向盘上的振动。

综上，所属领域的技术人员可以了解，既采用结合图2所述的控制臂的前后车架衬套设计、又采用了结合图3所述的控制臂的弹性中心的布置关系的麦弗逊悬架及相应的汽车将同时具备前述的优点，即，不但使得控制臂1与转向横拉杆AB（见图3）运动协调，而且还完善地设计了控制臂与车架连接的前后两个衬套的刚度特性，能够更完美地保证该前悬架结构能够克服车辆高速行驶时方向盘的振动、进而提高车辆操控和舒适性。

结合前述的控制臂及衬套、以及关键硬点的布置关系可以了解，本发明还提供了一种安装汽车前麦弗逊悬架的方法。这种方法包括如下方面：

1．将悬架的前车架衬套的弹性中心点设置成在汽车的纵向上位于球头销的中心点之后；

2．将悬架的后车架衬套的弹性中心点与前车架衬套的弹性中心点的连线设置成与汽车纵向轴线成第一夹角；

3．将后车架衬套设置成在汽车横向上位于前车架衬套之外；以及

4．将汽车的转向横拉杆的外点与内点的连线设置成与汽车横向轴线成第二夹角，并且将内点设置成在汽车纵向上位于外点之后。

另外，在更优选的实施方式中，还可以：将球头销的中心点与前车架衬套的弹性中心点连线设置成与车身的横向轴线平行或成一定角度。在本发明的这一方面所描述的安装汽车前麦弗逊悬架的方法中，这种麦弗逊悬架也可以优选为前面结合附图所描述的本发明的麦弗逊悬架。

如上根据附图对本发明的具体实施方式进行了详细的描述。所属领域的技术人员根据上述说明可以对实施方式中具体的特征进行等同的改型或变型；毫无疑问，这些改变的实施方式也将落入权利要求书所覆盖的保护范围内。

Claims

1.一种汽车前麦弗逊悬架，所述悬架的控制臂包括：

控制臂本体；

位于所述控制臂本体上并且用于连接转向节的球头销；

位于所述控制臂本体上并且用于连接车架的前车架衬套和后车架衬套，

其特征在于，

所述前车架衬套和所述后车架衬套中的至少一个采用橡胶材料且沿径向的刚度大于沿轴向的刚度，

所述前车架衬套的弹性中心点在汽车的纵向上位于所述球头销的中心点之后，所述后车架衬套的弹性中心点与所述前车架衬套的弹性中心点的连线与汽车纵向轴线成第一夹角，所述后车架衬套在汽车横向上位于所述前车架衬套之外，并且

所述汽车的转向横拉杆的外点与内点的连线与汽车横向轴线成第二夹角，所述内点在汽车纵向上位于所述外点之后。

2.如权利要求1所述的悬架，其中，所述前车架衬套和所述后车架衬套中的至少一个的刚度是两级可调的。

3.如权利要求1所述的悬架，其中，所述后车架衬套为液压衬套。

4.如权利要求1所述的悬架，其中，所述球头销的中心点与所述前车架衬套的弹性中心点连线与车身的横向轴线平行或成一定角度。

5.一种安装汽车前麦弗逊悬架的方法，其特征在于，所述悬架的控制臂包括：

控制臂本体；

位于所述控制臂本体上并且用于连接转向节的球头销；

所述方法包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述前车架衬套和所述后车架衬套中的至少一个的刚度是两级可调的。

7.如权利要求5所述的方法，其中，所述后车架衬套为液压衬套。

8.如权利要求5所述的方法，其中，将所述球头销的中心点与所述前车架衬套的弹性中心点连线设置成与车身的横向轴线成一定角度。

9.一种汽车，其特征在于，所述汽车的前悬架为如权利要求1至4中任一项所述的前麦弗逊悬架，或者，所述汽车的前悬架是通过如权利要求5至8中任一项所述的方法安装的麦弗逊悬架。