CN103921638A - 采用双横臂式前独立悬架的汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用双横臂式前独立悬架的汽车，包括：前转向节，用于安装汽车的前轮；安装在所述前转向节上的上摆臂，所述上摆臂上安装有第一前衬套和第一后衬套；安装在所述前转向节上的下摆臂，所述下摆臂上安装有第二前衬套和第二后衬套；所述第一前衬套至所述第一后衬套的连线延长线与所述第二前衬套至所述第二后衬套的连线延长线投影到垂直于地面且平行于前后方向的平面上后存在交点，所述交点的位置符合以下等式：其中，H为所述汽车的重心距离地面的高度，L为轴距，h为所述交点距离地面的高度，l为所述交点与所述前轮触地点在前后方向上的距离，β为所述汽车的前轮制动力分配系数。本发明能够很好地解决制动点头问题。

Description

采用双横臂式前独立悬架的汽车

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体涉及汽车悬架领域。

背景技术

汽车悬架是保证乘坐舒适性和操纵稳定性的重要部件。同时，汽车悬架把车架(或车身)与车轴(或车轮)之间弹性连接起来，又是保证汽车行驶安全的重要部件。目前广泛采用的悬架包括麦弗逊式悬架、双横臂式悬架、多连杆式悬架。其中，双横臂式悬架具有上、下两个摆臂，每个摆臂大致为具有三个连接点的人字形，一点连接转向节，两外两点分别为前点和后点，一般安装衬套后再连接车身或者副车架等其它部件，如在申请公布号为CN103465744A、名称为“双横臂悬架安装结构”的中国发明专利申请中所公开的。

为减轻汽车制动过程中的“点头”问题，双横臂式悬架的上、下摆臂一般并不平行布置，而是相互之间倾斜成一个夹角，从而在制动点头时为车身提供支撑，但上、下摆臂如何倾斜才能够起到最优的防点头效果一直是个难题。而且，近年来对主动式悬架的研究越来越受到重视，如何对悬架进行主动式调整和控制来解决“点头”问题也是一个重要研究方向。

发明内容

本发明的目的是对采用双横臂式前独立悬架的汽车进行优化设计，从而解决制动“点头”问题，提高乘车舒适性和操纵稳定性。

为实现上述目的本发明的实施例提供了如下技术方案：

一种采用双横臂式前悬架的汽车，包括：前转向节，用于安装汽车的前轮；安装在所述前转向节上的上摆臂，所述上摆臂上安装有第一前衬套和第一后衬套；安装在所述前转向节上的下摆臂，所述下摆臂上安装有第二前衬套和第二后衬套；所述第一前衬套至所述第一后衬套的连线延长线与所述第二前衬套至所述第二后衬套的连线延长线投影到垂直于地面且平行于前后方向的平面上后存在交点，所述交点的位置符合以下等式：

其中，H为所述汽车的重心距离地面的高度，L为轴距，h为所述交点距离地面的高度，l为所述交点与所述前轮触地点在前后方向上的距离，β为所述汽车的前轮制动力分配系数。

优选地，β值为0.6至0.7。

优选地，所述的采用双横臂式前悬架的汽车还包括电子制动力分配装置和控制单元、调整装置，所述电子制动力分配装置将所述β值信号传递给所述控制单元，所述控制单元控制所述调整装置根据所述β值调整所述上摆臂和所述下摆臂直至满足所述等式。

优选地，所述调整装置为液压缸或电机。

将交点设置位置符合等式后，能够最大限度地降低造成点头的下沉力。

进一步地，采用电子制动力分配装置与调整装置配合进行对上、下摆臂的主动调整，使得在不同β值情况下交点位置能够得到及时调整，提高驾驶舒适性。

附图说明

接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明，其中：

图1是汽车“点头”原理图；

图2是本发明的第一个实施例的双横臂式前悬架的立体图；

图3是图2中的双横臂式前悬架的侧视图；

图4是本发明的第一个实施例的汽车的侧视图；

图5是本发明的第二个实施例的汽车的结构示意图。

上图中标记说明：上摆臂1、下摆臂2、前转向节3、前轮4、后轮5、前轮触地点6、后轮触地点7、地面8、第一前衬套9、第一后衬套10、第二前衬套11、第二后衬套12、第一液压缸13、车架14、第二液压缸15、汽车100、电子制动力分配装置EBD。

具体实施方式

在接下来的描述中，“前”、“后”指的是汽车的长度方向上的相对位置关系，“上”、“下”指的是汽车高度方向上的相对位置关系，“侧”向指的是从车门侧观察的方向。

参考图1，汽车质量W要由前轮4施加的载荷WF和后轮5施加的载荷WR来承担。制动时，前轮4、后轮5分别在与地面8接触的触地点6、7处受到方向向后的摩擦力BF和BR的作用，车身由于惯性，车辆的重心OW向前移动，前轮4载荷WF增加了ΔW，相当于向前轮4及前悬架施加了下沉力f。前轮4由于载荷增大，前悬架弹簧压缩，车身前部高度降低，形成车身“点头”现象。

参考图2，前转向节3用于安装汽车的前轮4，上摆臂1和下摆臂2大致为“人”字形，每个摆臂具有三个安装点，其中一个安装点用于与前转向节3的连接，另外两个安装点用于与车架14或者车身或者副车架等其它汽车部件的连接。

参考图3，为了清晰，该图中将前转向节3等部件省略，并将前轮4以虚线表示。在上摆臂1上安装有第一前衬套9和第一后衬套10，在下摆臂2上安装有第二前衬套11和第二后衬套12。对于整个汽车100而言第一前衬套9、第一后衬套10、第二后衬套11和第二后衬套12的尺寸很小，因此我们能够将它们简化为上述的各个安装点，这样，从第一前衬套9至第一后衬套10的连线延长线L1与从第二前衬套10至第二后衬套11的连线延长线L2被投影到垂直于地面且平行于汽车前后方向的平面上后存在交点O。当然，这个交点O既能够是真实存在的，也能够只存在与上述平面投影中，即L1与L2既能够是两条相交直线，也能够是两条空间异面直线。此时，摩擦力BF能够被分解为从前轮触地点6指向交点O方向的BF1和垂直于BF1方向的BF2两个分力。

参考图4，交点O高于地面8，并且位于重心OW前面，交点o距离地面的高度为h，交点o与前轮触地点6在前后方向上的距离为l。制动时交点O成为作用在前轮4上的制动力的在车身上的支撑点，也就是瞬时中心。制动时，惯性力F倾向于使汽车100绕前轮触地点6扭转，扭转力矩为F×H，其中H为汽车100的重心OW距离地面8的高度。要抵消该扭转力矩，前轮4及前悬架需要向汽车100提供方向向上的额外载荷ΔW，如图1中前轮4处的空心箭头所示，该载荷ΔW倾向于使汽车100绕后轮触地点7扭转，扭转力矩为ΔW×L，其中L为汽车100的前轮4汽车100的后轮5之间的轴距。因此而如果交点O的位置发生变化，则BF1、BF2的方向和大小也随之变化。因为前后制动力之和等于惯性力F，即F＝BF+BR,前轮制动力分系数为β，BF＝β×F，BR＝(1-β)F，则ΔW相对瞬时中心o的扭矩效果是下沉力f、和BF2的阻抗力相对瞬时中心O的扭矩作用和，因此要使f＝0，必须： $\mathrm{\ΔW}{-\mathrm{BF}}_2=F\frac{H}{L}-\mathrm{\βFh}/\sqrt{l^2+h^2}=0,$ 即 $\frac{H}{L}-\mathrm{\β}\×h/\sqrt{l^2+h^2}=0.$

对于图1至图4所示出的第一个实施例来说，采用的是非主动式双横臂悬架，因此前轮制动力分配系数β是个设定值，一般β值为0.6至0.7会使驾驶员感到舒适。

而随着人们对驾驶舒适性要求越来越高，在分配制动力时还能够采用电子制动力分配装置(Electronic Brake force Distribution，简称EBD)，它的作用就是在汽车制动的瞬间，通过对前、后轮附着的不同地面情况进行感应、计算，得出不同的摩擦力数值，使前后轮的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，即在运动中不断调整制动力分配系数β。

在本发明的第二个实施例中，如图5所示，在前转向节3上安装有第一液压缸13，在车架14上安装有第二液压缸15。第一液压缸13的推杆连接到上摆臂1上，第二液压缸15的推杆连接到下摆臂2上，两个液压缸的推杆伸缩受到控制单元的控制。汽车100采用电子制动力分配装置EBD进行制动力分配，EBD将β值信号传递给控制单元，控制单元根据EBD所传递的β值信号控制第一液压缸13和第二液压缸15的推杆伸缩，从而调整上摆臂1和下摆臂2的偏斜角度，直至交点O的位置满足等式当然，本领域技术人员也能够采用电机或其它调整装置来对上摆臂1和下摆臂2进行调整。这样，交点O的位置就能够被主动地、实时地获得调整，从而使汽车在任何制动条件下都能够获得最佳的防点头效果。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (4)

1.一种采用双横臂式前独立悬架的汽车，包括：

前转向节，用于安装汽车的前轮；

安装在所述前转向节上的上摆臂，所述上摆臂上安装有第一前衬套和第一后衬套；

安装在所述前转向节上的下摆臂，所述下摆臂上安装有第二前衬套和第二后衬套；

所述第一前衬套至所述第一后衬套的连线延长线与所述第二前衬套至所述第二后衬套的连线延长线投影到垂直于地面且平行于前后方向的平面上后存在交点，其特征在于，所述交点的位置符合以下等式：

$\frac{H}{L}-\mathrm{\β}\×h/\sqrt{l^2+h^2}=0,$

其中，H为所述汽车的重心距离地面的高度，L为轴距，h为所述交点距离地面的高度，l为所述交点与所述前轮触地点在前后方向上的距离，β为所述汽车的前轮制动力分配系数。

2.根据权利要求1所述的采用双横臂式前独立悬架的汽车，其特征在于，β值为0.6至0.7。

3.根据权利要求1所述的采用双横臂式前独立悬架的汽车，其特征在于，还包括电子制动力分配装置和控制单元、调整装置，所述电子制动力分配装置将所述β值信号传递给所述控制单元，所述控制单元控制所述调整装置根据所述β值调整所述上摆臂和所述下摆臂直至满足所述等式。

4.根据权利要求3所述的采用双横臂式前独立悬架的汽车，其特征在于，所述调整装置为液压缸或电机。