CN108372764A - 一种使用双杆端球头的直线导引后悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，包括第一导向杆、第二导向杆、第三导向杆、第四导向杆、第一基座、第二基座、立柱、减振器安装座以及减振器，第一导向杆、第二导向杆、第三导向杆和第四导向杆的每一端均设置有两个杆端球头，第一导向杆和第二导向杆的两端分别通过端部的杆端球头连接第一基座和车身连接耳，第三导向杆和第四导向杆的两端分别通过端部的杆端球头连接第二基座和车身连接耳。本发明所述后悬架系统通过在四个导向杆的两端均设置两个杆端球头，降低了导向杆与立柱以及车身连接耳之间连接处的磨损，同时提高了后悬架系统整体的耐用性和可靠性，且提高整车的操纵稳定性。

Description

一种使用双杆端球头的直线导引后悬架系统

技术领域

本发明涉及汽车悬架系统，具体地，涉及一种使用双杆端球头的直线导引后悬架系统。

背景技术

悬架是保证车轮或者车桥与汽车承载系统(车架或者承载式车身)之间具有弹性联系并能够传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车在行驶过程中车身位置等有关装置的总称。一般悬架主要由弹性元件、减震装置和导向机构三部分组成。在有些情况下，某一零部件兼起两种或者三种作用，比如钢板弹簧兼起弹性元件和导向机构的作用。其中导向机构的功能是确保车轮与车身或车架之间所有的力和力矩可靠传递，并决定车轮相对于车身或车架的位移特性。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化情况，以及汽车前后侧倾中心和纵倾中心的位置，在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。

根据导向机构的特点，汽车悬架主要可以分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的典型特征在于左右车轮之间由一刚性梁或者非断开式的车桥联接，当单边车轮跳动时，直接影响到另一侧车轮。非独立悬架系统的平稳性与舒适性较差，但同时又具有造价低、承载力大的特点，目前部分小型轿车的后悬架与货车、大客车配备这种悬架系统。独立悬架的结构特点是两侧的车轮单独地通过弹性悬架与车身或车架联接，车桥做成断开式。因此，独立悬架有以下优点：①两侧车轮可以单独运动互不影响，提高操控性；②减小了非簧载质量，有利于汽车的平顺性；③采用断开式车桥，可以降低发动机位置，降低整车重心；④车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，改善平顺性。以上优点使独立悬架被广泛地应用在汽车上，特别是轿车的转向轮都普遍采用了独立悬架，为了提高行驶安全性，越来越多的高级轿车的后悬架也采用了独立悬架。

悬架性能的差异方面，导向机构占很大因素，而导向机构的运动规律直接影响车轮定位参数的变化。尽管悬架的结构各不相同，但其最终目的都是通过各种设计使得前轮定位参数在运动过程中的变化合理且尽量小。目前，在汽车上应用最广泛的独立悬架主要有：麦弗逊式悬架、双横臂独立悬架、和多连杆独立悬架。总的来说，当前最经济适用、性价比最高的前独立悬架是麦弗逊式；能做高性能调校和匹配的悬架是多连杆和双横臂式；结构最复杂、实现功能最多的是多连杆式。

目前常规的独立悬架虽然在功能上都能够满足悬架设计要求，但是当车轮跳动时，车轮定位参数均会变化。在实际应用中，车轮任何定位参数的变化都会对汽车操纵稳定性或者其他方面性能产生不利影响，比如轮距的变化会导致汽车直线行驶能力下降，同时还造成滚动阻力增大和对转向系统的影响；车轮外倾角的变化会导致轮胎异常磨损。麦弗逊悬架在车轮上下跳动时，其减振器下支点随着横摆臂摆动，主销轴线的斜角随之变化，因此其车轮定位参数在悬架运动时有较大的变化。双叉臂式悬架通过合理设计上下横臂，可以使车轮和主销参数变化不大；但由于受导向机构运动原理的限制，不能从根本上解决部分定位参数变化过大的问题。多连杆悬架运动轨迹在理论及实际上都是复杂的空间曲线，使得车轮定位参数在车轮上下跳动过程中的变化情况要比传统的麦弗逊悬架和双横臂悬架等更恶劣；而且悬架调校和匹配的难度大，其运动和动力性能对结构参数非常敏感，如果匹配不当，车轮定位参数的变化范围会很大。

如何能够保证车轮跳动时，其定位参数不会发生变化是独立悬架结构创新设计中的一个重点和难点。万向集团和清华大学曾联合提出几种能够用于汽车悬架的直线导引机构。第一是中国专利CN201110215816.2，公开了一种带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，其中，悬架支链均为RRR运动链，其沿垂直于RRR运动链所确定的平面的方向刚度较差，并且铰链运动副很多。第二是中国专利CN201110218599.2，公开了一种弹性多连杆直线导引独立悬架，其中，悬架的支链均为弹性多连杆，其导向机构沿着车轮纵向的刚度较差，导向机构上下跳动到极限位置时，弹性杆可能产生运动突变；并且对于导向杆复合材料的弹性、强度和韧性都有很高的要求。

以上现有技术中的悬架导向杆的组成中，铰链运动副较多，或者，导向杆为弹性杆，沿着车轮纵向的刚度较差，总之，导向杆的杆端均为转动铰链连接，铰链虽然能够较好地承受沿铰链径向的载荷，但是在承受沿铰链轴向的载荷的时候，性能不佳，容易造成导向杆与连接耳或者垫片之间的摩擦及磨损。工作时间长了之后，容易造成悬架导向杆与连接耳之间产生空隙，工作不理想，直接影响后悬架系统整体的性能以及整车操纵性能。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，以解决现有悬架由于导向杆承受沿铰链轴向的载荷的时候，性能不佳，易造成导向杆与连接耳或者垫片之间的摩擦及磨损，从而影响后悬架系统的整体性能以及整车操纵性能的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，包括第一导向杆、第二导向杆、第三导向杆、第四导向杆、第一基座、第二基座、立柱、减振器安装座以及减振器，且车身设置有多个车身连接耳，

其中，所述第一基座固定在所述立柱的上表面，所述第二基座固定在所述立柱的下表面，所述减振器安装座固定在所述第一基座的上表面，用于安装所述减振器；

所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆和所述第四导向杆的每一端均设置有两个杆端球头，所述第一导向杆和所述第二导向杆的两端分别通过端部的杆端球头连接所述第一基座和所述车身连接耳，所述第三导向杆和所述第四导向杆的两端分别通过端部的杆端球头连接所述第二基座和所述车身连接耳。

优选地，在所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆以及所述第四导向杆的每根导向杆中，位于同一端的两个杆端球头的杆端相互平行，且杆端长度相等。

优选地，在所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆以及所述第四导向杆的每根导向杆中，位于同一端的两个杆端球头的球铰轴线相互平行，且与相应的导向杆相互垂直；或者，位于同一端的两个杆端球头的球铰轴线在同一直线上，且与相应的导向杆在同一平面内。

优选地，所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆和所述第四导向杆均包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆与所述第二连杆通过移动副连接。

优选地，所述第一连杆的一端设置有滑动花键轴套，所述第二连杆的一端设置有滑动花键轴，所述滑动花键轴与所述滑动花键轴套配合连接。

优选地，所述车身连接耳上具有轴线相互平行的两个第一通孔，两个第一通孔轴线之间的距离与位于同一端的两个杆端球头的球心之间的距离相等，所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆以及所述第四导向杆的每根导向杆的每个所述杆端球头穿过一个第一通孔，通过螺母固定。

优选地，所述第一基座和所述第二基座的两侧均凸出于所述立柱，且在凸出的两侧分别具有轴线相互平行的两个第二通孔，两个第二通孔轴线之间的距离与位于同一端的两个杆端球头的球心之间的距离相等，所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆以及所述第四导向杆的每根导向杆的每个所述杆端球头穿过一个第二通孔，通过螺母固定。

优选地，所述第一导向杆与所述第二导向杆位于同一水平面内，且夹角为钝角；所述第三导向杆与所述第四导向杆位于同一水平面内，且夹角为钝角。

优选地，所述立柱的上表面和下表面均设置有第三通孔，螺栓穿过第三通孔，从而固定所述立柱与所述第一基座或所述第二基座；

或者，所述立柱与所述第一基座或所述第二基座一体成型。

优选地，所述立柱的中部设置有第四通孔，所述立柱的侧边设置有两个卡钳连接耳，所述卡钳连接耳设置有卡钳连接孔。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明所述后悬架系统通过在四个导向杆的两端均设置两个杆端球头，使得所述后悬架系统可以通过导向杆承受杆端旋转轴方向的复杂变化载荷，从而降低了导向杆与立柱以及车身连接耳之间连接处的磨损，提高了各个零件的使用寿命，同时提高了后悬架系统整体的耐用性和可靠性，保证后悬架系统在变化的复杂载荷工作环境下的良好工作能力，实现车轮的外倾角、主销内倾角和后倾角、左右轮距，车轮前束(后束)以及前后轴距在车轮上下跳动过程中几乎不变，从而提高整车的操纵稳定性。

附图说明

图1是本发明所述使用双杆端球头的直线导引后悬架系统的结构示意图；

图2是本发明所述使用双杆端球头的直线导引后悬架系统的结构俯视图；

图3是本发明中导向杆的优选实施例的结构示意图；

图4是本发明中导向杆的另一实施例的结构示意图；

图5是本发明中车身连接耳的结构示意图；

图6是本发明中第一基座、第二基座和立柱的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

下面结合图1-图6来详细说明本实施例。

图1是本发明所述使用双杆端球头的直线导引后悬架系统的结构示意图，图2是本发明所述使用双杆端球头的直线导引后悬架系统的结构俯视图，如图1和图2所示，车身100设置有多个车身连接耳110，车身连接耳110与车身100通过螺栓连接，并用螺母固定，车身连接耳110用于连接车身100与所述后悬架系统；所述后悬架系统包括第一导向杆200、第二导向杆210、第三导向杆220、第四导向杆230、第一基座300、第二基座400、立柱500、减振器安装座600以及减振器。

其中，第一基座300固定在立柱500的上表面，第二基座400固定在立柱500的下表面，减振器安装座600固定在第一基座300的上表面，用于安装减振器；

第一导向杆200、第二导向杆210、第三导向杆220和第四导向杆230的每一端均设置有两个杆端球头201，第一导向杆200和第二导向杆210的两端分别通过端部的杆端球头201连接第一基座300和车身连接耳110，第三导向杆220和第四导向杆230的两端分别通过端部的杆端球头201连接第二基座400和车身连接耳110。

本发明中，后悬架系统通过多个导向杆两端的双杆端球头，两点受力，使得悬架可以承受杆端旋转轴方向的复杂变化载荷，提高了后悬架系统的整体操纵性能，且降低了杆端连接处的磨损，提高各个零部件的使用寿命，从而提高整个后悬架系统的使用寿命。

且本发明通过使用双杆端球头的杆端连接结构，可以保证车辆行驶、轮胎跳动的过程中，车轮的外倾角、主销内倾角和后倾角保持不变，从而有效地降低轮胎磨损，并提高车程的操纵稳定性。

第一导向杆200、第二导向杆210、第三导向杆220和第四导向杆230的结构相同，在后悬架系统中的安装位置不同，第一导向杆200和第二导向杆210位于立柱500的上方，且第一导向杆200与第二导向杆210位于同一水平面内，第三导向杆220和第四导向杆230位于立柱500的下方，且第三导向杆220与第四导向杆230位于同一水平面内，第一导向杆200和第二导向杆210组成的平面与第三导向杆220和第四导向杆230组成的平面平行。如图2所示，优选地，第一导向杆200与第三导向杆220平行，第二导向杆210与第四导向杆230平行，第一导向杆200与第二导向杆210之间的夹角以及第三导向杆220与第四导向杆230之间的夹角均可以是任意角度，优选为钝角。

以第一导向杆200为例进行说明本发明中导向杆的结构，图3是本发明中导向杆的优选实施例的结构示意图，如图3所示，所述第一导向杆200包括第一连杆202和第二连杆203，第一连杆202与第二连杆203通过移动副连接，其中，移动副可以是任何形式的直线导引式结构。优选地，移动副是滑动花键副，第一连杆202的一端设置有滑动花键轴套，第二连杆203的一端设置有滑动花键轴，滑动花键轴与滑动花键轴套配合连接，从而实现第一连杆202与第二连杆203之间的相对运动，实现导向杆沿轴向的自由伸长。

为了便于滑动花键轴与滑动花键轴套之间的润滑，减少两者之间的磨损，优选地，滑动花键轴的外表面和滑动花键轴套的内表面均涂有高分子涂层。

在第一导向杆200的两端均设置有双杆端球头，且位于同一端的两个杆端球头201的杆端相互平行，且两个杆端的长度相等。为了便于导向杆在后悬架系统中的安装，优选地，位于同一端的两个杆端球头201的球铰轴线相互平行，且与相应的第一导向杆200相互垂直。在安装时，需要调整好杆端球头201与相应的导向杆之间的相对位置，保证同一端的两个杆端球头201的球铰轴线相互平行之后，再拧紧相应的螺栓205。

图4是本发明中导向杆的另一实施例的结构示意图，如图4所示，位于同一端的两个杆端球头201的球铰轴线不是相互平行，而是在同一直线上，且与相应的第一导向杆200在同一平面内，同样可以达到本发明后悬架系统中使用双杆端球头直线伸缩杆的安装要求，满足后悬架系统的设计要求。

在安装同一个导向杆两端的双杆端球头时，为了约束车轮在跳动过程中的运动方向，控制车轮的运动轨迹，使得车轮在跳动中只能沿着直线运动，优选地，与第一连杆202的端部连接的两个杆端球头201的球心连线和与第二连杆203的端部连接的两个杆端球头201的球心连线平行，使得同一个导向杆的四个杆端球头201的球心在同一平面内。

如图3和图4所示，在第一导向杆200中，第一连杆202与第二连杆203未设置滑动花键轴套或者滑动花键轴的一端均设置有连接块204，端部的双杆端球头通过连接块204与第一连杆202或第二连杆203连接。在每个杆端球头201的杆端均设置有内孔，内孔中具有内螺纹，每个连接块204的两侧从第一连杆202或第二连杆203的端部的端面的两端伸出，并在伸出的两端分别设置有一个通孔，且通孔的孔径大于螺栓205的外径，通孔的位置不与第一连杆202或第二连杆203的位置发生干涉，四个螺栓205分别穿过连接块204的通孔，插入相应的杆端球头201的杆端中的内孔中，且螺栓205与杆端内孔的内螺纹配合连接，从而固定杆端球头201与相应的连接块204。

本发明中，第一连杆202或第二连杆203与连接块204可以是独立的相互连接固定的两个部件，也可以是一体成型的一个整体。

当第一连杆202或第二连杆203与连接块204是独立的两个部件时，第一连杆202或第二连杆203与连接块204相对的端面设置有凹向连杆相对应的另一端的方向的第一凹槽，连接块204与第一连杆202或第二连杆203相对的表面上设置有凸起，所述凸起与所述第一凹槽过盈配合连接。

或者，连接块204与第一连杆202或第二连杆203相对的表面设置有第二凹槽，第一连杆202或第二连杆203与第二凹槽过盈配合连接。

在制作时，四个导向杆中的杆端球头201均选用标准件，即便是单个零件受损，也可以迅速更换，降低对后悬架系统整体应用的影响。且使用标准的杆端球头201，也便于整车设计者针对不同情况更换不同的杆端球头。

需要说明的是，以上仅以第一导向杆为例说明各个导向杆的结构，所以，以上导向杆的结构同样适用于第二导向杆、第三导向杆以及第四导向杆。

本发明中，使用多个车身连接耳110连接导向杆与车身100，多个车身连接耳根据各个导向杆的安装要求，安装于车身100的不同位置。图5是本发明中车身连接耳的结构示意图，如图5所示，车身连接耳110上具有轴线相互平行的两个第一通孔111，两个第一通孔111轴线之间的距离与位于同一端的两个杆端球头201的球心之间的距离相等，在四个导向杆中的每根导向杆的每个杆端球头201穿过一个第一通孔111，从而通过螺母固定杆端球头201与车身连接耳110。优选地，第一导向杆200与第二导向杆210的每个杆端球头201从上至下穿过一个第一通孔111，通过螺母固定，第三导向杆220与第四导向杆230的每个杆端球头201从下至上穿过一个第一通孔111，通过螺母固定。

杆端球头201与第一基座300和第二基座400的连接方式和杆端球头201与车身连接耳110的连接方式类似。第一基座300和第二基座400的两侧均凸出于立柱500，且在凸出的两侧分别具有轴线相互平行的两个第二通孔301，两个第二通孔301轴线之间的距离与位于同一端的两个杆端球头201的球心之间的距离相等，在四个导向杆中的每个杆端球头201穿过一个第二通孔301，从而通过螺母固定杆端球头201与第一基座300或第二基座400。优选地，第一导向杆200与第二导向杆210的每个杆端球头201从上至下穿过一个第二通孔301，通过螺母固定，第三导向杆220与第四导向杆230的每个杆端球头201从下至上穿过一个第二通孔301，通过螺母固定。

其中，第一通孔111和第二通孔301的轴线均与相应的导向杆垂直。当位于同一端的两个杆端球头201的球铰轴线互相平行时，第一通孔111和第二通孔301的轴线均与相应的导向杆在同一竖直面内；而当位于同一端的两个杆端球头201的球铰轴线在同一直线上时，第一通孔111和第二通孔301的轴线均与相应的导向杆在同一水平面内。

图6是本发明中第一基座、第二基座和立柱的结构示意图，如图6所示，立柱500的中部设置有第四通孔501，第四通孔用于驱动轴从中穿过，立柱500的侧边设置有两个卡钳连接耳510，每个卡钳连接耳510上设置有一个卡钳连接孔511，用于连接卡钳制动结构。第四通孔501的孔径大于立柱顶部和底部的宽度，小于立柱中部的宽度，两个卡钳连接耳510分别位于第四通孔501轴线所在平面的上方和下方。

立柱500与第一基座300或第二基座400有多种连接方式，立柱500与第一基座300或第二基座400可以是独立的两个部件，也可以是一体成型的一个整体。

当第一基座300或第二基座400与立柱500是独立的两个部件时，如图6所示，立柱500的上表面和下表面均设置有第三通孔，螺栓穿过第三通孔，通过螺母与螺栓的配合连接，从而固定立柱500与第一基座300或第二基座400。

在一个实施例中，立柱500可以与第一基座300一体成型，与第二基座400通过螺栓固定连接，也可以相反。

需要说明的是，本发明中的螺母均使用防松螺母，优选为2型非金属嵌件六角锁紧螺母。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，车身设置有多个车身连接耳，其特征在于，包括第一导向杆、第二导向杆、第三导向杆、第四导向杆、第一基座、第二基座、立柱、减振器安装座以及减振器，

其中，所述第一基座固定在所述立柱的上表面，所述第二基座固定在所述立柱的下表面，所述减振器安装座固定在所述第一基座的上表面，用于安装所述减振器；

所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆和所述第四导向杆的每一端均设置有两个杆端球头，所述第一导向杆和所述第二导向杆的两端分别通过端部的杆端球头连接所述第一基座和所述车身连接耳，所述第三导向杆和所述第四导向杆的两端分别通过端部的杆端球头连接所述第二基座和所述车身连接耳。

2.根据权利要求1所述的使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，其特征在于，在所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆以及所述第四导向杆的每根导向杆中，位于同一端的两个杆端球头的杆端相互平行，且杆端长度相等。

3.根据权利要求1所述的使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，其特征在于，在所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆以及所述第四导向杆的每根导向杆中，位于同一端的两个杆端球头的球铰轴线相互平行，且与相应的导向杆相互垂直；或者，位于同一端的两个杆端球头的球铰轴线在同一直线上，且与相应的导向杆在同一平面内。

4.根据权利要求1所述的使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，其特征在于，所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆和所述第四导向杆均包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆与所述第二连杆通过移动副连接。

5.根据权利要求4所述的使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，其特征在于，所述第一连杆的一端设置有滑动花键轴套，所述第二连杆的一端设置有滑动花键轴，所述滑动花键轴与所述滑动花键轴套配合连接。

6.根据权利要求1所述的使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，其特征在于，所述车身连接耳上具有轴线相互平行的两个第一通孔，两个第一通孔轴线之间的距离与位于同一端的两个杆端球头的球心之间的距离相等，所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆以及所述第四导向杆的每根导向杆的每个所述杆端球头穿过一个第一通孔，通过螺母固定。

7.根据权利要求1所述的使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，其特征在于，所述第一基座和所述第二基座的两侧均凸出于所述立柱，且在凸出的两侧分别具有轴线相互平行的两个第二通孔，两个第二通孔轴线之间的距离与位于同一端的两个杆端球头的球心之间的距离相等，所述第一导向杆、所述第二导向杆、所述第三导向杆以及所述第四导向杆的每根导向杆的每个所述杆端球头穿过一个第二通孔，通过螺母固定。

8.根据权利要求1所述的使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，其特征在于，所述第一导向杆与所述第二导向杆位于同一水平面内，且夹角为钝角；所述第三导向杆与所述第四导向杆位于同一水平面内，且夹角为钝角。

9.根据权利要求1所述的使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，其特征在于，所述立柱的上表面和下表面均设置有第三通孔，螺栓穿过第三通孔，从而固定所述立柱与所述第一基座或所述第二基座；

或者，所述立柱与所述第一基座或所述第二基座一体成型。

10.根据权利要求1所述的使用双杆端球头的直线导引后悬架系统，其特征在于，所述立柱的中部设置有第四通孔，所述立柱的侧边设置有两个卡钳连接耳，所述卡钳连接耳设置有卡钳连接孔。