CN105667242A - 汽车及汽车的扭转梁结构 - Google Patents

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一种汽车和汽车的扭转梁结构，扭转梁结构包括：第一横梁，第二横梁，第一纵臂、第二纵臂、第一后车轮支架、第二后车轮支架和第一控制单元；所述第一横梁的第一端连接所述第一纵臂，所述第一横梁的第二端连接所述第一控制单元；所述第二横梁的第一端连接所述第二纵臂，所述第二横梁的第二端连接所述第一控制单元；所述第一纵臂连接所述第一后车轮支架；所述第二纵臂连接所述第二后车轮支架；所述第一控制单元适于获取所述第一后车轮支架和第二后车轮支架上相同位置距离地面的高度差，并依据所述高度差调节所述第一横梁的第一端至所述第二横梁的第一端之间的距离。

Description

汽车及汽车的扭转梁结构
技术领域
本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车及汽车的扭转梁结构。
背景技术
扭转梁半独立悬架广泛应用于汽车后桥系统中，具有结构简单，占用空间小等优点。如图1所示，在现有技术中，扭转梁结构包括一根横梁1和第一纵臂21和第二纵臂22组成，两个纵臂的前端通过橡胶衬套与车身做铰式连接，后端与第一后车轮支架31、第二后车轮支架32、弹簧、减振器等相连。整个扭转梁总成可绕纵臂前端与车身的连接点上下摆动，并通过悬架元件(弹簧、减振器等)来实现缓冲减振的效果。
当两侧悬架变形不等时，扭转梁可起到横向稳定器的作用，通过横梁的扭转变形，减少转弯行驶时车身的侧倾和横向角振动。因此，横梁是扭转梁式半独立悬架的关键部件，不仅能够传力、受力，而且能有效地平衡两侧运动。
现阶段的扭转梁设计中，扭转刚度值通常是综合考虑各项性能要求后确定的。但是汽车实际行驶会遇到各种不同的路况，恒定的扭转刚度难以满足各种路况条件下后桥系统的性能要求，整车的操纵稳定性和舒适性较差。
发明内容
本发明解决的问题是现有扭转梁设计无法满足各种路况的需求。
为解决上述问题，本发明提供一种汽车的扭转梁结构，包括：第一横梁，第二横梁，第一纵臂、第二纵臂、第一后车轮支架、第二后车轮支架和第一控制单元；
所述第一横梁的第一端连接所述第一纵臂，所述第一横梁的第二端连接所述第一控制单元；
所述第二横梁的第一端连接所述第二纵臂，所述第二横梁的第二端连接所述第一控制单元；
所述第一纵臂连接所述第一后车轮支架；
所述第二纵臂连接所述第二后车轮支架；
所述第一控制单元适于获取所述第一后车轮支架和第二后车轮支架上相同位置距离地面的高度差，并依据所述高度差调节所述第一横梁的第一端至所述第二横梁的第一端之间的距离。
可选的，所述第一控制单元包括：
获取单元，适于获取所述第一后车轮支架和第二后车轮支架上相同位置距离地面的高度；
存储单元，适于保存所述第一后车轮支架和第二后车轮支架上相同位置距离地面的高度差与所述第一横梁的第一端至所述第二横梁的第一端之间的距离的第一对应关系；
处理单元，适于计算所述获取单元获取的第一后车轮支架和第二后车轮支架上相同位置距离地面的高度差，依据所述第一对应关系获得与所述高度差对应的距离，输出与所述距离对应的控制信号；
执行单元，适于依据所述控制信号调节所述第一横梁的第一端至所述第二横梁的第一端之间的距离。
可选的，所述获取单元包括第一距离传感器和第二距离传感器；
所述第一距离传感器安装在所述第一后车轮支架上；
所述第二距离传感器安装在所述第二后车轮支架上；
所述第一距离传感器在所述第一后车轮支架上的位置与所述第二距离传感器在所述第二后车轮支架上的位置相同。
可选的，所述执行单元包括：适于接收所述控制信号的第一步进电机，以及安装在所述第一步进电机的输出轴和所述第一横梁上的第一传动机构。
可选的，所述执行单元还包括：适于接收所述控制信号的第二步进电机，以及安装在所述第二步进电机输出轴和所述第二横梁上的第二传动机构。
可选的，所述第一传动机构为齿轮齿条传动机构、曲柄滑块机构或凸轮机构，所述第二传动机构为齿轮齿条传动机构、曲柄滑块机构或凸轮机构。
可选的，所述汽车的扭转梁结构还包括：第二控制单元；
所述第二控制单元适于将所述第一横梁和第二横梁紧固起来。
可选的，所述第二控制单元适于在所述第一控制单元失效或接收到紧固指令时将所述第一横梁和第二横梁紧固起来。
可选的，所述第二控制单元为电磁作动器，所述第一横梁和第二横梁具有与所述电磁作动器配合的凹槽。
本发明实施例还提供一种汽车，包括上述的汽车的扭转梁结构。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：本发明实施例的扭转梁结构可以根据不同的路况而调整扭转梁刚度，优化了后桥系统的性能，提高了汽车的操作稳定性和平顺性。
附图说明
图1是现有扭转梁结构的结构示意图；
图2是本发明实施例的扭转梁结构的结构示意图；
图3是本发明实施例的第一控制单元的结构示意图；
图4是本发明实施例的扭转刚度和距离的关系图；
图5是本发明实施例的执行单元的结构示意图；
图6是本发明实施例的第二控制单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图2所示，本发明实施例提供一种汽车的扭转梁结构，包括第一横梁11，第二横梁12，第一纵臂21、第二纵臂22、第一后车轮支架31、第二后车轮支架32和第一控制单元4。
第一横梁11的第一端111连接第一纵臂21，第一横梁11的第二端112连接第一控制单元4。第二横梁12的第一端121连接第二纵臂22，第二横梁12的第二端122连接第一控制单元4。第一纵臂21连接第一后车轮支架31，第二纵臂22连接第二后车轮支架32。第一控制单元4适于获取第一后车轮支架31和第二后车轮支架32上相同位置距离地面的高度差，并依据所述高度差调节第一横梁11的第一端111至第二横梁12的第一端121之间的距离。
第一横梁11的第一端111与除第一纵臂21两端以外的其余部分可连接，连接方式可以为焊接或其他固定连接方式。第二横梁12的第一端121与除第二纵臂22两端以外的其余部分可连接，连接方式可以为焊接或其他固定连接方式。第一横梁11与第一纵臂21的连接方式，以及第二横梁12与第二纵臂22的连接方式可以与现有横梁与纵臂的连接方式相同。不同的是，现有技术是一根横梁分别与两个纵臂连接，而本发明实施例是两个横梁分别与两个纵臂连接。
第一横梁11与第一控制单元4的连接方式为传动连接，第二横梁12与第一控制单元4的连接方式也为传动连接，这使得第一控制单元4可以调节第一横梁11的第一端111至第二横梁12的第一端121之间的距离。
第一纵臂21和第二纵臂22与第一后车轮支架31和第二后车轮支架32的连接方式可以与现有技术相同，均通过纵臂后端连接，此处不再赘述。第一纵臂21和第二纵臂22的后端还可以连接减振器和弹簧等悬架元件。第一纵臂21和第二纵臂22的前端可以通过衬套与车身做铰式连接。所述扭转梁结构可绕第一纵臂21和第二纵臂22的前端上下摆动，与第一纵臂21和第二纵臂22的后端连接的弹簧和减振器可对摆动进行缓冲和减振。
汽车行驶过程中，第一横梁11和第二横梁12发生扭转变形，可以减少转弯行驶时车身的侧倾和横向角振动。为了适应不同的路况，本实施的第一控制单元4可以获取第一后车轮支架31和第二后车轮支架32上相同位置距离地面的高度差，该高度差与当前汽车所处路况相关。
如图3所示，第一控制单元4可以包括：
获取单元41，适于获取所述第一后车轮支架31和第二后车轮支架32上相同位置距离地面的高度；
存储单元42，适于保存所述第一后车轮支架31和第二后车轮支架32上相同位置距离地面的高度差与所述第一横梁11的第一端111至第二横梁12的第一端121之间的距离的第一对应关系；
处理单元43，适于计算所述获取单元41获取的第一后车轮支架31和第二后车轮支架32上相同位置距离地面的高度差，依据所述第一对应关系获得与所述高度差对应的距离，输出与所述距离对应的控制信号；
执行单元44，适于依据所述控制信号调节所述第一横梁11的第一端111至第二横梁12的第一端121之间的距离。
所述获取单元41可以包括：第一距离传感器和第二距离传感器。第一距离传感器安装在第一后车轮支架31上。所述第二距离传感器安装在第二后车轮支架32上。所述第一距离传感器在第一后车轮支架31上的位置与所述第二距离传感器在第二后车轮支架32上的位置相同。例如，第一距离传感器设置在第一后车轮支架31与第一纵臂21的连接点上，第二距离传感器设置在第二后车轮支架32与第二纵臂22的连接点上。
存储单元42保存的第一对应关系可以依据两者与扭转刚度的对应关系来建立。即，高度差与扭转梁刚度具有一定的对应关系，而扭转梁刚度与第一横梁11的第一端111至第二横梁12的第一端121之间具有一定的对应关系。
高度差与扭转梁刚度的对应关系可以依据汽车的操控性和平顺性通过仿真和试验建立，不同的汽车得出的对应关系可能有所不同。高度差与扭转梁刚度可以是多对一的对应关系，即一定范围内的高度差对应一个扭转刚度，一定范围内的高度差可以表示一种路况。
扭转梁刚度与第一横梁11的第一端111至第二横梁12的第一端121之间的距离的对应关系也可以通过仿真和试验建立。如图4所示，通过CAE(ComputerAidedEngineering)仿真计算和台架试验两种方法，可以建立扭转刚度随第一横梁11的第一端111至第二横梁12的第一端121之间的距离L的变化关系，并通过相应的算法将其拟合形成函数K(L)，通过该对应关系可以获得任一扭转刚度K_goal对应的距离L1。
如图5所示，执行单元44可以包括适于接收所述控制信号的第一步进电机，以及安装在所述第一步进电机的输出轴441和所述第一横梁11上的第一传动机构442。
第一传动机构442可以为齿轮齿条传动机构、曲柄滑块机构或凸轮机构。图5以齿轮齿条传动机构为例，第一步进电机的输出轴441上安装有齿轮，齿条安装在第一横梁11上，为了方便，也可以直接在第一横梁11上加工齿条以形成与齿轮配合的传动机构。当第一步进电机接收到处理单元43输出的控制信号时，可以通过输出轴441驱动与之连接的齿轮旋转，进而带动第一横梁11移动，从而达到调整第一横梁11的第一端111至第二横梁12的第一端121之间的距离。
类似的，执行单元44还可以包括适于接收所述控制信号的第二步进电机，以及安装在所述第二步进电机的输出轴443和所述第二横梁12上的第二传动机构444。
第二传动机构444可以为齿轮齿条传动机构、曲柄滑块机构或凸轮机构。仍以齿轮齿条传动机构为例，第二步进电机的输出轴443上安装有齿轮，齿条安装在第二横梁12上，为了方便，也可以直接在第二横梁12上加工齿条以形成与齿轮配合的传动机构。当第二步进电机接收到处理单元43输出的控制信号时，可以通过输出轴443驱动与之连接的齿轮旋转，进而带动第二横梁12移动，从而达到调整第一横梁11的第一端111至第二横梁12的第一端121之间的距离。
为了更好的平衡第一横梁11和第二横梁12移动长度，可以将所需移动的总长度平均分配至第一横梁11和第二横梁12上。例如，若当前第一横梁11的第一端111至第二横梁12的第一端121之间的距离为L1，而所需距离为L2，则第一步进电机和第二步进电机需要分别移动第一横梁11和第二横梁12的距离为(L1-L2)/2。
第一步进电机和第二步进电机可以固定的安装在某一机构上。
本实施例所述的扭转梁结构还可以包括第二控制单元，所述第二控制单元适于将所述第一横梁11和第二横梁12紧固起来。具体的，所述第二控制单元适于在所述第一控制单元4失效或接收到紧固指令时所述第一横梁和第二横梁紧固起来。所述紧固指令可以依据汽车用户的紧固指示而产生，例如，汽车配置有产生紧固指令的按键，用户触发按键的行为即为紧固指示。
如图6所示，第二控制单元可以包括：电磁作动器，第一横梁11和第二横梁12具有与电磁作动器配合的凹槽。电磁作动器包括锁扣51、弹簧52和电磁铁53。在通电情况下，电磁作动器中的电磁铁53将锁扣51装置向下拉，使锁扣51的插入到第一横梁11和第二横梁12的凹槽中，则第一横梁11和第二横梁12被紧固起来。当电磁作动器断电时，锁扣51被弹簧52回弹至原位，第一横梁11和第二横梁12解除紧固状态。
本发明实施例还提供一种汽车，包括上述实施例所述的扭转梁结构。本实施例所述的汽车在操纵稳定性和舒适性上较现有技术有所提高。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种汽车的扭转梁结构，其特征在于，包括：第一横梁，第二横梁，第一纵臂、第二纵臂、第一后车轮支架、第二后车轮支架和第一控制单元；
所述第一横梁的第一端连接所述第一纵臂，所述第一横梁的第二端连接所述第一控制单元；
所述第二横梁的第一端连接所述第二纵臂，所述第二横梁的第二端连接所述第一控制单元；
所述第一纵臂连接所述第一后车轮支架；
所述第二纵臂连接所述第二后车轮支架；
所述第一控制单元适于获取所述第一后车轮支架和第二后车轮支架上相同位置距离地面的高度差，并依据所述高度差调节所述第一横梁的第一端至所述第二横梁的第一端之间的距离。
2.如权利要求1所述的汽车的扭转梁结构，其特征在于，所述第一控制单元包括：
获取单元，适于获取所述第一后车轮支架和第二后车轮支架上相同位置距离地面的高度；
存储单元，适于保存所述第一后车轮支架和第二后车轮支架上相同位置距离地面的高度差与所述第一横梁的第一端至所述第二横梁的第一端之间的距离的第一对应关系；
处理单元，适于计算所述获取单元获取的第一后车轮支架和第二后车轮支架上相同位置距离地面的高度差，依据所述第一对应关系获得与所述高度差对应的距离，输出与所述距离对应的控制信号；
执行单元，适于依据所述控制信号调节所述第一横梁的第一端至所述第二横梁的第一端之间的距离。
3.如权利要求2所述的汽车的扭转梁结构，其特征在于，所述获取单元包括第一距离传感器和第二距离传感器；
所述第一距离传感器安装在所述第一后车轮支架上；
所述第二距离传感器安装在所述第二后车轮支架上；
所述第一距离传感器在所述第一后车轮支架上的位置与所述第二距离传感器在所述第二后车轮支架上的位置相同。
4.如权利要求2所述的汽车的扭转梁结构，其特征在于，所述执行单元包括：适于接收所述控制信号的第一步进电机，以及安装在所述第一步进电机的输出轴和所述第一横梁上的第一传动机构。
5.如权利要求4所述的汽车的扭转梁结构，其特征在于，所述执行单元还包括：适于接收所述控制信号的第二步进电机，以及安装在所述第二步进电机输出轴和所述第二横梁上的第二传动机构。
6.如权利要求5所述的汽车的扭转梁结构，其特征在于，所述第一传动机构为齿轮齿条传动机构、曲柄滑块机构或凸轮机构，所述第二传动机构为齿轮齿条传动机构、曲柄滑块机构或凸轮机构。
7.如权利要求1所述的汽车的扭转梁结构，其特征在于，还包括：第二控制单元；
所述第二控制单元适于将所述第一横梁和第二横梁紧固起来。
8.如权利要求7所述的汽车的扭转梁结构，其特征在于，所述第二控制单元适于在所述第一控制单元失效或接收到紧固指令时将所述第一横梁和第二横梁紧固起来。
9.如权利要求7所述的汽车的扭转梁结构，其特征在于，所述第二控制单元为电磁作动器，所述第一横梁和第二横梁具有与所述电磁作动器配合的凹槽。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至9任一权利要求所述的汽车的扭转梁结构。
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