CN105128620A - 一种汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，包括整体后桥壳体，所述整体后桥壳体上设有导向机构；所述整体后桥壳体包括桥壳和盖体，以及设置在所述桥壳两端与车轮连接的半轴套管；所述导向机构包括设置在所述桥壳两端侧壁上的纵向连杆机构，以及设置在所述桥壳上端的横向连杆机构；还包括纵向设置在所述桥壳两侧的减振器，以及套设在所述减振器上的弹性元件，所述减振器位于所述导向机构的后侧。本发明通过导向机构设置的纵向连杆和横向连杆承担车体运行过程中纵向力和横向的力，同时通过弹性元件和减振器的结合承担垂直载荷作用，使动态非簧载质量减小，动态簧载质量增加，有效地实现动能的释放，提高整车平顺性、舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车底盘悬架系统的技术领域，尤其涉及一种汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架。
背景技术
悬架是汽车的车架(或承载式车架)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称，悬架的主要作用是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车架的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。典型的汽车悬架结构由弹性元件、减震器以及导向机构等组成，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。绝大多数悬架多具有螺旋弹簧和减振器结构，但不同类型的悬架的导向机构差异却很大，这也是悬架性能差异的核心构件。根据结构不同可分为非独立悬架和独立悬架两种。
而非独立悬架主要有两者种形式:1)纵置钢板弹簧式整体后桥非独立悬架；该悬架形式在经过不平路面时，缓和衰减车轮垂直方向的冲击与振动方面性能较差，大大影响车辆行驶平顺性和乘坐舒适性，整车噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness，简称NVH)性能很低。另外，该整体式后悬架结构存在“轴转向”问题，若纵置钢板弹簧悬架的固定铰链端布置不合理的话，将会使车辆产生过度转向，影响车辆驾驶安全性。2)减振器、螺旋弹簧分开纵向对称布置的纵臂式整体后桥非独立悬架，该悬架形式相对简单，但,该结构簧下质量较大时，平顺性也较差，由于螺旋弹簧仅承受垂向载荷，因此，该悬架结构抗侧倾性能较差，也影响整车乘坐舒适性安全性。
因此，基于改善车辆行驶平顺性、乘坐舒适性、提升整车NVH性能及减重节约成本为目标，本领域的设计人员开发了一种汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，不仅能够提高整车平顺性，并且能够提高隔振性能、舒适性以及NVH性能。
本发明提供的技术方案如下：
一种汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，包括整体后桥壳体，所述整体后桥壳体上设有用于在汽车行驶过程中控制车轮的运动轨迹的导向机构；
所述整体后桥壳体包括桥壳和用于安装主减速器的盖体，以及设置在所述桥壳两端用于与车轮连接的半轴套管；
所述导向机构包括设置在所述桥壳两端侧壁上用于承担车身纵向力的纵向连杆机构，以及设置在所述桥壳上端用于承担车身横向力的横向连杆机构；
还包括纵向设置在所述桥壳两侧的减振器，以及套设在所述减振器上的弹性元件，所述减振器位于所述导向机构的后侧。
本技术方案通过导向机构与整体后桥壳体的连接，目的是通过改变导向机构中纵向连杆机构和横向连杆机构的速度瞬心位置及后悬架运动轨迹，使得悬架的动态非簧载质量减小，而动态簧载质量增加，当车轮受到大的冲击时，通过增加的动态簧载质量将动能转化为弹性势能储存起来，在车轮下跳或回复原行驶状态时释放出来改善了整车行驶过程中的平顺性，保证舒适度的同时拥有最佳的操控性能。并且在整体后桥壳体的后壳两侧均纵向设置的减振器，以及套设在减振器上的弹性元件，不仅结构紧凑，节省安装空间，同时，在不影响原有功能的情况下，也不影响导向机构所承担的弯矩，以及对导向机构强度的要求。
优选地，所述纵向连杆机构包括上连杆和下连杆；
所述上连杆与所述下连杆沿车架纵向平行或成角度布置，且在整车安装位置上下对称。
本技术方案通过上下对称设置的上连杆和下连杆，控制车身不同位置的纵向力，保持车身的平顺性。
优选地，所述上连杆包括分设在所述壳体两端侧壁上端的第一上连杆和第二上连杆，且在整车安装位置上左右对称；
所述下连杆包括分设在所述壳体两端侧壁下端的第一下连杆和第二下连杆，且在整车安装位置上左右对称。
本技术方案通过多个非独立连杆的设置，进一步地均匀控制车身纵向的力。
优选地，所述整体后桥壳体的桥壳上设有用于与所述纵向连杆机构和所述横向连杆机构连接的安装支架；
所述纵向连杆机构一端设有第一安装套管，所述第一安装套管与相对应的所述安装支架活动连接，另一端设有与车架活动连接的第二安装套管；
所述横向连杆机构一端设有同样的第一安装套管，所述第一安装套管与相对应的所述安装支架活动连接的，另一端设有用于与车架连接的球铰副；
所述第一安装套管与所述第二安装套管结构相同或不同。
本技术方案通过在纵向连杆机构上设置的第一安装套管与相对应设置的安装支架连接，以及通过设置的第二安装套管直接与车架连接。这样在车身运动过程中，可以通过多个连杆合理地控制车轮运动轨迹，避免行驶中车轮跑偏现象发生，且质量更轻，易装配，成本低。同时横向连杆机构同样通过第一安装套管连接，另一端通过设置的球铰副与车架连接，在不受约束的情况下，提高自由度。保证横向连杆机构的自由度，避免产生过约束现象，且当车轮跳动时，各零部件也不存在变形产生的内应力，延长悬架的使用寿命。
优选地，所述安装支架进一步包括第一上安装支架、第二上安装支架、第一下安装支架、第二下安装支架以及上端安装支架；
所述第一上安装支架、第二上安装支架分设在所述桥壳两端侧壁上端；
所述第一下安装支架、第二下安装支架分设在所述桥壳两端侧壁下端；所述上端安装支架位于所述桥壳的桥包上。
本技术方案中通过设置的安装支架，实现对导向机构一端的固定，并且在固定位置的情况下，不影响转动。其中，上端安装支架设置在整体后桥壳体的桥包上，主要是在不影响横杆自由度的情况下，减小横杆安装后所占空间达到最小，进而减小整个悬架结构，并且能够有效地改善车身侧倾性能。
优选地，所述第一安装套管和所述第二安装套管内均设有第一衬套；
所述第一衬套包括第一内金属套管和第一外金属套管，且在所述第一内金属套管和所述第一外金属套管之间设有第一橡胶层。
本技术方案进一步地在第一安装套管和第二安装套管内设置的第一衬套，而第一衬套又是由内、外金属套管构成，且在内、外金属套管之间设置橡胶层。衬套不仅作为连接件，且设有的橡胶层还有消减噪音的作用，并且可以通过调整内、外金属套管之间的橡胶层的刚度及阻尼，从而改善传统电机后置式整体式后桥悬架隔振性能差，提高整车NVH性能。
优选地，所述桥壳两侧对应所述减振器的位置还设有下端安装支架；
所述减振器的两端分别设有第三安装套管和第四安装套管，所述第三安装套管与车架活动连接，所述第四安装套管与所述下端安装支架活动连接。
优选地，所述第三安装套管和所述第四安装套管内均设有第二衬套；
所述第二衬套包括第二内金属套管和第二外金属套管，且在所述第二内金属套管和所述第二外金属套管之间设有第二橡胶层。
本技术方案在减振器的两端设置安装套管，并通过安装套管内设置的衬套，可以进一步提高减振器与车架的自由度，能有效地减小路面不平引起的车身垂向加速度及位移的衰减，进一步提高整车NVH性能。
优选地，所述桥壳后侧还设有用于改变来自变速器的转速和转矩的电机总成。
本技术方案将加速时的纵倾中心与电机置于同侧，减小了车轮上下跳动时，电机质心的位移量，为提升整车平顺性提供了较大的改进。
优选地，所述弹性元件为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧或橡胶弹簧。
通过本发明提供的一种汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，能够带来以下至少一种有益效果：
1、悬架的动态非簧载质量减小，动态簧载质量增加，改善整车平顺性。如非簧载质量变大，在车轮上下跳动过程中，此部分结构不仅容易与地面接触而影响安全性，且动能无法释放，整车的平顺性较差。依此，将弹性元件套设在减振器上结合成一体，通过弹性元件将动能转化为弹性势能储存起来，在车轮下跳或回复原行驶状态时释放出来，同时，又能通过减振器使动能转化成热能散发到空气中，从而达到衰减振动功能。两者的结合有效地将进行动能释放，在不影响整车平顺性的情况下，可降低非簧载质量。
2、改善悬架的隔振性，提高整车NVH性能。通过设置的导向机构与整体后桥壳体的连接，且在用于承担车身纵向力的纵向连接机构两端分别设置安装套管，并且在安装套管内设置具有橡胶成的衬套，目的是利用衬套内橡胶层具有的一定阻尼传递着车架和悬架导向机构之间的扭转力矩和轴向力。
3、防止车身侧倾。具体的在整体后桥壳体的桥包上设置上端安装支架，而上端安装支架通过安装套管与横杆一端连接，横杆的另一端通过设置的球铰副与车架连接，保证横杆自由度的同时，有效控制车轮运动轨迹，防止车轮上下跳动过程中放生车身侧倾，提高行车安全性。
4、占用空间小，质量更轻，易装配且成本较低。其中减振器一端通过设置安装套管与整体后桥壳体连接，而另一端也通过设置的安装套管直接与车架连接，实现与导向机构分开设置，使导向机构中的各连杆无需承担弯矩，有利于对弹性元件下的结构质量的轻量化设计，同时占用较小的空间。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架从前往后参看的立体结构示意图；
图2是本发明汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架右视图；
图3是本发明汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架从后往前参看的立体结构示意图；
图4是本发明汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架中安装套管的立体结构示意图；
附图标号说明：
1-整体后桥壳体；
11-桥壳；
101-第一上安装支架；102-第二上安装支架；103-第一下安装支架；104-第二下安装支架；105-上端安装支架；106-下端安装支架；107-桥包；
12-盖体；13-半轴套管；
2-导向机构；
201-第一上连杆；202-第二上连杆；203-第一下连杆；204-第二下连杆；205-横杆；2051-球铰副；
211-第一安装套管；212-第二安装套管；213-第三安装套管；214-第四安装套管；
2111-第一衬套；2112-第一外金属套管；2113-第一内金属套管；2114-第一橡胶层；
3-弹性元件；
4-减振器；
5-电机总成。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，图中的箭头方向表示查看方向，前后以车身位置为准，图上表示的左右是实际的左右相同。
参看图1，为设置在车辆底盘的悬架结构，汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架包括了整体后桥壳体1，以及设置在整体后桥壳体1上用于在汽车行驶过程中控制车轮的运动轨迹的导向机构2，导向机构2与整体后桥壳体1活动连接。
设置的整体后桥壳体1包括桥壳11和用于安装主减速器(图中未标示)的盖体12，以及设置在桥壳11两端用于与车轮连接的半轴套管12。而桥壳11作用是作为壳体并对内部的部件(后桥)提供支撑和保护，且实际使用中会形成一定空间形状，以覆盖内部部件。
设置的导向机构2不仅起到传递力和力矩，同时兼起导向作用，因此导向机构2可以在保证舒适度的同时拥有最佳的操控性能。具体的导向机构2包括设置在桥壳11两端侧壁上用于承担车身纵向力的纵向连杆机构，以及设置在桥壳11上端用于承担车身横向力的横向连杆机构，通过纵向连杆机构和横向连杆机构的配合，有效地控制车轮运行轨迹。
在本发明的实施例中，参看图1、2、3，导向机构2包括纵向连杆机构和横向连杆机构。其中，用于承担车身纵向力的纵向连杆机构，纵向连杆机构由沿车架纵向平行或成角度(通过上述的安装套管实现)布置，且在整车安装位置上下对称的上连杆和下连杆构成。可以改变纵向连杆机构的速度瞬心位置及控制车轮运动轨迹的同时，保证车身的平顺性，避免车身晃动导致的安全风险和降低舒适度。
进一步地将上连杆设置成由第一上连杆201、第二上连杆202构成，而下连杆由第一下连杆203、第二下连杆204构成。其中，第一上连杆201、第二上连杆202分设在桥壳11两端侧壁上端，且在正常安装位置上左右对称，而第一下连杆203、第二下连杆204分设相对第一上连杆201、第二上连杆202的下端，可以通过两端的上、下连杆实现对整个车身的支撑。当然在其他的实施立柱上连杆和下连杆的设置可以根据实际需要做数量上的调整。
而导向机构2中用于承担横向力的横向连杆机构与桥壳11的上端连接，其中，横向连杆机构可以由一根或两个横杆205构成。横杆205能够控制车身侧倾，要使横杆205能够保证自由度的情况下，控制车身。可以有各种手段，本申请中优选横杆205一端设有用于与车架连接的球铰副2051(图1、3中表示了一种类型球铰副2051)，而利用球铰副2051的目的是提高横杆205转动的自由度，使其不会产生过多的约束力；横杆205的另一端上设置第一安装套管211，通过第一安装套管211与桥壳11铰接连接。本发明对于横杆205一端与车架的连接形式不加限制，所有常见的活动连接方式均属于本发明范围。
同时本发明的实施例中优选地将横杆设置为一根，且将横杆205的一端与桥壳11的桥包107上端活动连接，可以有效地限定横杆205的安装位置，减少横杆205所占空间，进一步地减小整个悬架结构。
在本发明的实施例中，进一步为保证纵向连杆机构和横向连杆机构与桥壳11连接的稳定性和自由度。具体的在整体后桥壳体1的桥壳11上设置用于连接的安装支架。而安装支架具体的又包括分设在桥壳11两端侧壁上端用于限定第一上连杆201和第二上连杆202的第一上安装支架101、第二上安装支架102，还包括分设在桥壳11两端侧壁下端用于限定第一下连杆203和第二下连杆204的第一下安装支架103、第二下安装支架104，以及设置在桥壳11的桥包107上用于与横杆205一端设置的第一安装套管211连接的上端安装支架105。其中，设置的安装支架数量根据实际连杆数做合理的调整。
进一步通过在第一上连杆201、第二上连杆202、第一下连杆203和第二下连杆204两端分别设有第一安装套管211和第二安装套管212。可以通过各连杆上设置的第一安装套管211分别与第一上安装支架101、第二上安装支架102、第一下安装支架103、第二下安装支架104活动连接。各安装支架的设置可以固定各连杆一端的安装位置，并且可以在固定的位置做上下转动，同时通过各连杆另一端设置的第二安装套管212与车架活动连接。上述的活动连接优选铰接连接，可以增强连接安全性，并且方便各连杆转动，提高自由度。
在本发明的实施例中，参看图4，第一安装套管211和第二安装套管212结构相同，具体的是在管内设置第一衬套2111，而第一衬套2111包括了第一内金属套管2113和第一外金属套管2112，且在第一内金属套管2113和第一外金属套管2112之间设置第一橡胶层2114。利用橡胶材料本身所具有一定的阻尼，当第一衬套2111传递着车身和导向机构2之间的扭转力矩和轴向力时，对应存在各个力方向的刚度，从而改善传统悬架隔振性能差，提高整车NVH性能。
上述橡胶层2114优选为硫化橡胶层，硫化橡胶层具有不变黏，不易折断等特质，提高使用寿命，且避免各连杆多次转动后，温过高导致橡胶层2114融化变黏，影响自由度，也可避免多次转动后造成磨损，缩短使用寿命。
在本发明的实施例中，还可以包括纵向设置在所述桥壳11两侧的减振器3，以及套设在减振器4上的弹性元件3，使得弹性元件3套设在减振器4上成一体，且将减振器4设置在位于导向机构2的后侧，改变以往直接将其设置在导向机构2的纵向连杆机构上，避免增加导向机构2的质量。且此设置不仅减省安装空间，提高动能转化率，同时两侧均设置的减振器4是垂直设置且在整车安装位置上成左右对称，保证车身平顺性。
再次参看图3，在整体后桥壳体1上进一步地还设有下端安装支架106，下端安装支架106用于连接减振器4，具体的又在减振器4的两端分别设有第三安装套管213和第四安装套管214，而第三安装套管213与车架连接，第四安装套管214用于与下端安装支架106连接，可以保证减振器4一端的安装位置被固定，且不影响整个减振器4的自由度(可做上下转动)。其中，下端安装支架106与第二下安装支架104可以设置成一体，减小结构，简化安装程序，但在其他实施例中可以是分开设置的。
设置的第三安装套管213和第四安装套管214与上述的第一安装套管211和第二安装套管212结构设置成相同，具体的在管内设置的第二衬套，第二衬套与第一衬套2111结构可以相同或不同，本申请中优选相同，第二衬套包括第二内金属套管和第二外金属套管，且在第二内金属套管和第二外金属套管之间设有第二橡胶层，不仅节约生产成本，且简化加工程序，即保证了使用的效果，又能防止部分结构损坏后方便更换。
在本发明的实施例中，整体后桥壳体1的桥壳11上还设有用于改变来自变速器的转速和转矩的电机总成5。将电机总成5设置在整体后桥壳体1上构成驱动桥，可以保证加速时的纵倾中心与电机置于同侧，减小车轮上下跳动时，电机质心的位移量，进一步地提升整车平顺性。
设置的弹性元件3和减振器4的结合增加动态簧载质量，其中，弹性元件3可以为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧或橡胶弹簧，本申请中优选螺旋弹簧，工作时螺旋弹簧承受垂直载荷作用，纵向力和横向力分别由纵向连杆机构(为第一上连杆201、第二上连杆202、第一下连杆203和第二下连杆204)上述的和横向连杆(为横杆205)承受。车轮跳动时整个车轴绕纵向连杆机构和横向连杆机构与车身连接点上摆动，而连接点处进一步的通过衬套内设置的橡胶层消除车架摆动时生产的运动干涉。同时可以将动能转化为弹性势能储存起来，在车轮下跳或回复原行驶状态时释放出来，又可以通过减振器4使动能转化成热能散发到空气中，从而达到衰减振动功能。两者的结合有效地将进行动能释放，提高整车平顺性、舒适度。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，包括：
整体后桥壳体，所述整体后桥壳体上设有用于在汽车行驶过程中控制车轮的运动轨迹的导向机构；
其特征在于：
所述整体后桥壳体包括桥壳和用于安装主减速器的盖体，以及设置在所述桥壳两端用于与车轮连接的半轴套管；
所述导向机构包括设置在所述桥壳两端侧壁上用于承担车身纵向力的纵向连杆机构，以及设置在所述桥壳上端用于承担车身横向力的横向连杆机构；
还包括纵向设置在所述桥壳两侧的减振器，以及套设在所述减振器上的弹性元件，所述减振器位于所述导向机构的后侧。
2.根据权利要求1所述的汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，其特征在于：
所述纵向连杆机构包括上连杆和下连杆；
所述上连杆与所述下连杆沿车架纵向平行或成角度布置，且在整车安装位置上下对称。
3.根据权利要求2所述的汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，其特征在于：
所述上连杆包括分设在所述壳体两端侧壁上端的第一上连杆和第二上连杆，且在整车安装位置上左右对称；
所述下连杆包括分设在所述壳体两端侧壁下端的第一下连杆和第二下连杆，且在整车安装位置上左右对称。
4.根据权利要求1所述的汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，其特征在于：
所述整体后桥壳体的桥壳上设有用于与所述纵向连杆机构和所述横向连杆机构连接的安装支架；
所述纵向连杆机构一端设有第一安装套管，所述第一安装套管与相对应的所述安装支架活动连接，另一端设有与车架活动连接的第二安装套管；
所述横向连杆机构一端设有同样的第一安装套管，所述第一安装套管与相对应的所述安装支架活动连接的，另一端设有用于与车架连接的球铰副；
所述第一安装套管与所述第二安装套管结构相同或不同。
5.根据权利要求4所述的汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，其特征在于：
所述安装支架进一步包括第一上安装支架、第二上安装支架、第一下安装支架、第二下安装支架以及上端安装支架；
所述第一上安装支架、第二上安装支架分设在所述桥壳两端侧壁上端；
所述第一下安装支架、第二下安装支架分设在所述桥壳两端侧壁下端；
所述上端安装支架位于所述桥壳的桥包上。
6.根据权利要求4所述的汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，其特征在于：
所述第一安装套管和所述第二安装套管内均设有第一衬套；
所述第一衬套包括第一内金属套管和第一外金属套管，且在所述第一内金属套管和所述第一外金属套管之间设有第一橡胶层。
7.根据权利要求1所述的汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，其特征在于：
所述桥壳两侧对应所述减振器的位置还设有下端安装支架；
所述减振器的两端分别设有第三安装套管和第四安装套管，所述第三安装套管与车架活动连接，所述第四安装套管与所述下端安装支架活动连接。
8.根据权利要求7所述的汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，其特征在于：
所述第三安装套管和所述第四安装套管内均设有第二衬套；
所述第二衬套包括第二内金属套管和第二外金属套管，且在所述第二内金属套管和所述第二外金属套管之间设有第二橡胶层。
9.根据权利要求1所述的汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，其特征在于：
所述桥壳后侧还设有用于改变来自变速器的转速和转矩的电机总成。
10.根据权利要求1所述的汽车用电机后置式连杆整体式后桥悬架，其特征在于：
所述弹性元件为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧或橡胶弹簧。
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