CN108674527B - 悬架机构及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬架机构以及应用该悬架机构的一种汽车。本发明提供的悬架机构包括：车身连接部；轮轴连接部；双轨导向机构，所述双轨导向机构固定于所述车身连接部；单轨导向机构，所述单轨导向机构固定于所述轮轴连接部；双节点嵌合部，所述双节点嵌合部固定于所述轮轴连接部、并基于可提供多向自由度的第一中间介质和第二中间介质与所述双轨导向部嵌合；单节点嵌合部，所述单节点嵌合部固定于所述车身连接部、并基于可提供多向自由度的第三中间介质与所述单轨导向部嵌合。该悬架机构利用车身连接部与轮轴连接部在三个嵌合节点的耦合替代了传统结构中的连杆系，因而有利于整车的总布置和人机环境，易于将机械占用的空间按最小化设计。

Description

悬架机构及汽车

技术领域

本发明涉及一种悬架机构、以及应用该悬架机构的一种汽车。

背景技术

随着汽车行业的发展，汽车的模块化、平台化和轻量化已成为汽车研发和生产的重要方向。而汽车的悬架作为车身的重要组成部分，涉及汽车的使用工况、设计研发、零部件制造和整车制造。

传统的悬架大多采用连杆系配合支撑系的结构。虽然经过汽车的历史演变和技术升级创新，悬架的体积和结构已经有很大的进步，但由于原理和结构的限制，悬架的体积已经很难再进一步缩小。由此，车轮附近的较大空间都会被悬架占用，尤其是汽车的横向空间，从而不利于整车的总布置和人机环境，难以将机械占用的空间按最小化设计。

而且，采用连杆系配合支撑系的结构的传统悬架的安装点分散，在维修和整机装配过程中，往往需要为生产线配备十几部AGV（Automated Guided Vehicle，自动引导运输车）针对分散的各安装点实现高精度托举，从而导致装配难度大、效率低。

另外，传统的悬架由于连杆系的结构和装配需求会随车型的不同而存在较大差异，因而不易实现模块化和平台化层，从而使得多车型共线生产的难度大、效率低。

显然，为了兼顾空间、装配、以及模块化和平台化这些方面，悬架的设计研发必然受到诸多束缚，并由此导致设计研发的困难大、周期长。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种悬架机构，该悬架机构至少能够有利于将机械占用的空间按最小化设计、有助于降低装配难度并提升装配效率、以及易于实现模块化和平台化。相应地，该悬架机构包括：

车身连接部；

轮轴连接部；

双轨导向机构，所述双轨导向机构固定于所述车身连接部；

单轨导向机构，所述单轨导向机构固定于所述轮轴连接部；

双节点嵌合部，所述双节点嵌合部固定于所述轮轴连接部、并基于可提供多向自由度的第一中间介质和第二中间介质与所述双轨导向部嵌合形成第一嵌合节点和第二嵌合节点；

单节点嵌合部，所述单节点嵌合部固定于所述车身连接部、并基于可提供多向自由度的第三中间介质与所述单轨导向部嵌合形成第三嵌合节点。

优选地，不共线的所述第一嵌合节点、所述第二嵌合节点、以及所述第三嵌合节点布置形成三角平面，所述三角平面对所述车身连接部和所述轮轴连接部之间的相对运动形成约束。

可选地，所述三角平面对所述车身连接部和所述轮轴连接部之间的相对运动包括：对应于所述三角平面的升降移位的相对平动。

可选地，所述第一嵌合节点的移位轨迹与所述第二嵌合点的移位轨迹相互平行，以锁定所述三角平面对所述车身连接部和所述轮轴连接部之间的相对转动形成几何抑制。

可选地，所述三角平面对所述车身连接部和所述轮轴连接部（之间的相对运动进一步包括：对应于所述三角平面随升降移位而伸缩倾摆的相对转动。

优选地，所述相对转动被约束为绕经过所述第一嵌合节点和所述第三嵌合节点的轴线转动。

优选地，所述第一嵌合节点的移位轨迹与所述第二嵌合点的移位轨迹之间具有相对的倾斜角度，以释放所述三角平面对所述三角平面对所述车身连接部和所述轮轴连接部之间的相对转动形成的几何抑制，使所述几何抑制具有可允许响应于相对平动的相对转动的可变余量。

可选地，所述双轨导向机构包括在竖直方向布置的第一导向部和第二导向部，其中，所述第一导向部约束所述第一嵌合节点的移位轨迹，所述第二导向部约束所述第二嵌合点的移位轨迹；所述单轨导向机构包括在竖直方向布置的第三导向部，其中，所述第三导向部约束所述第三嵌合点的移位轨迹；所述双节点嵌合部包括第一嵌合部和第二嵌合部，其中，所述第一嵌合部与所述第一导向部嵌合于所述第一中间介质所在的所述第一嵌合节点处，所述第二嵌合部与所述第二导向部嵌合于所述第二中间介质所在的所述第二嵌合节点处；所述单节点嵌合部包括第三嵌合部，其中，所述第三嵌合部与所述第三导向部嵌合于所述第三中间介质所在的第三嵌合节点处。

可选地，所述第一中间介质所提供的多向自由度与第二中间介质所提供的多向自由度具有互换性。

可选地，所述第一中间介质、所述第二中间介质和第三中间介质中的至少一个包括球铰链或柔性衬套；所述车身连接部和所述轮轴连接部均被形成为刚性支撑架；所述双轨导向机构的所述第一导向部和所述第二导向部被形成为两个独立刚性杆或一体成型双刚性杆、并装配于形成所述车身连接部的刚性支撑架；所述单轨导向机构的所述第三导向部被形成为刚性杆、并装配于形成所述轮轴连接部的刚性支撑架；所述双节点嵌合部的所述第一嵌合部和所述第二嵌合部被形成为两个独立套孔或一个异型独立套孔、并与形成所述轮轴连接部的刚性支撑架一体成型；所述单节点嵌合部的所述第三嵌合部被形成为套孔、并与形成所述车身连接部的刚性支撑架一体成型或装配于形成所述车身连接部的刚性支撑架。

本发明的另一个实施例提供了一种汽车，包括前悬架和后悬架，并且，所述后悬架包括如上所述的悬架机构。

可见，上述实施例中的悬架机构利用车身连接部与轮轴连接部在三个嵌合节点形成的基于三角平面的耦合替代了传统结构中的连杆系，因而结构更紧凑，易于节省占用的空间、尤其是汽车的横向空间，从而有利于整车的总布置和人机环境，易于将机械占用的空间按最小化设计。

而且，上述实施例中的悬架机构由于结构紧凑，因而使安装点的分布更为密集，尤其是，用于实现耦合的关键安装点仅涉及呈三角平面分布的三个嵌合点处，从而有助于降低装配难度、提升装配效率。

另外，上述实施例中的悬架机构的主体框架仅由相互耦合的车身连接部与轮轴连接部构成，因而其针对不同车型的结构差异化程度相对低、能够以结构相对单一化的主体框架适应多种车型，甚至可以认为结构相对单一化的主体框架对不同车型存在通用性；并且，上述实施例中的悬架机构仅有车身连接部与轮轴连接部这两个主体部件，因而其使对开模数量的需求较低。从而，上述实施例中的悬架机构易于实现模块化和平台化，并能够降低多车型共线生产的难度、以及提高多车型共线生产的效率。

基于此，当需要同时兼顾空间、装配、以及模块化和平台化这些方面时，上述实施例中的悬架机构的设计研发所受到的束缚必然少于传统的悬架，并由此降低设计研发的困难、缩短设计研发的周期。

附图说明

图1为一个实施例中的悬架机构的分解结构示意图；

图2a至图2c为如图1所示的悬架机构的装配结构示意图；

图3a为如图1以及图2a至图2c所示的悬架机构的车身连接部的一种可选替代结构的示意图；

图3b为如图1以及图2a至图2c所示的悬架机构的双节点嵌合部的一体成型与双轨导向机构的一体成型的一种可选替代结构的示意图；

图4a和图4b为如图1以及图2a至图2c所示悬架机构中的中间介质的第一实例示意图；

图5为如图4a和图4b所示第一实例的等效结构示意图；

图6为如图4a和图4b所示第一实例的等效结构扩展示意图；

图7a和图7b为如图1以及图2a至图2c所示的悬架机构中的中间介质的第二实例示意图；

图8为如图7a和图7b所示第二实例的等效结构示意图；

图9a和图9b为如图1以及图2a至图2c所示的悬架机构中的中间介质的第三实例示意图；

图10为如图9a和图9b所示第三实例的等效结构示意图；

图11a和图11b为如图1以及图2a至图2c所示的悬架机构中的中间介质的第四实例示意图；

图12为如图11a和图11b所示第二中间介质的第实例示意图；

图13为如图1以及图2a至图2c所示的悬架机构的运动原理示意图；

图14a至图14c为如图13所示的滑摆运动的等效结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

请参见图1以及图2a至图2c，在一个实施例中，一种悬架机构包括：车身连接部10、轮轴连接部20、包括第一导向部31和第二导向部32的双轨导向机构、包括第三导向部33的单轨导向机构、包括第一嵌合部41和第二嵌合部42的双节点嵌合部、包括第三嵌合部43的单节点嵌合部、以及第一中间介质51、第二中间介质52和第三中间介质53。

车身连接部10主要用于悬架机构与车身部分的连接，在该实施例中，车身连接部10被形成为刚性支撑架。但可以理解的是，车身连接部10并不限于刚性支撑架，而且，即便车身连接部10被形成为刚性支撑架，该刚性支撑架也并不局限于图1以及图2a至图2c所示的结构。

轮轴连接部20主要用于悬架机构与车轮部分的连接，在该实施例中，轮轴连接部20同样被形成为刚性支撑架、并具有类似于羊角轴支架（或称之为转向节）的结构。但可以理解的是，轮轴连接部20并不限于刚性支撑架，而且，即便轮轴连接部20被形成为刚性支撑架，该刚性支撑架也并不局限图1以及图2a至图2c所示的结构。

双轨导向机构中的第一导向部31和双节点嵌合部中的第一嵌合部41相对应地分别设置于车身连接部10和轮轴连接部20。即，双轨导向机构中的第一导向部31固定于车身连接部10，双节点嵌合部中的第一嵌合部41固定于轮轴连接部20，并且，双节点嵌合部中的第一嵌合部41与双轨导向机构中的第一导向部31嵌合。其中，双节点嵌合部中的第一嵌合部41与双轨导向机构中的第一导向部31彼此嵌合的部分，可以认为是第一嵌合节点N1。

双轨导向机构中的第二导向部32和双节点嵌合部中的第二嵌合部42相对应地分别设置于车身连接部10和轮轴连接部20。即，双轨导向机构中的第二导向部32固定于车身连接部10，双节点嵌合部中的第二嵌合部42固定于轮轴连接部20，并且，双节点嵌合部中的第二嵌合部42与双轨导向机构中的第二导向部32嵌合。其中，双节点嵌合部中的第二嵌合部42与双轨导向机构中的第二导向部32彼此嵌合的部分，可以认为是第二嵌合节点N2。

单轨导向机构的第三导向部33和单节点嵌合部的第三嵌合部43相对应地分别设置于轮轴连接部20和车身连接部10。即，单轨导向机构的第三导向部33固定于车身连接部10，单节点嵌合部的第三嵌合部43固定于轮轴连接部20，并且，单节点嵌合部的第三嵌合部43与单轨导向机构的第三导向部33嵌合。其中，单节点嵌合部的第三嵌合部43与单轨导向机构的第三导向部33彼此嵌合的部分，可以认为是第三嵌合节点N3。

从图1以及图2a至图2c可以看出，双轨导向机构的第一导向部31和第二导向部32与单节点嵌合部的第三嵌合部43分别设置在车身连接部10的相对两端，双节点嵌合部的第一嵌合部41和第二嵌合部42与单轨导向机构的第三导向部33分别设置在轮轴连接部20的相对两端，并且，双轨导向机构的第一导向部31和第二导向部32趋近于在车身连接部10的相对两端之间的方向上延伸、单轨导向机构的第三导向部33趋近于在轮轴连接部20的相对两端之间的方向上延伸。即，双轨导向机构的第一导向部31的轴线c1和第二导向部32的轴线c2向车身连接部10的相对两端之间的连线方向靠拢，单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3向轮轴连接部20的相对两端之间的连线方向靠拢。

可以理解的是，双轨导向机构的第一导向部31和第二导向部32、双节点嵌合部的第一嵌合部41和第二嵌合部42、单轨导向机构的第三导向部33、单节点嵌合部的第三嵌合部43的上述布置方式，主要定义了第一嵌合点N1与第三嵌合点N3之间的相对运动方向和第二嵌合点N2与第三嵌合点N3之间的相对运动方向，而第一嵌合点N1与第三嵌合点N3之间的相对运动方向、以及第二嵌合点N2与第三嵌合点N3之间的相对运动方向并不限于上述定义的情况，因此，双轨导向机构的第一导向部31和第二导向部32、双节点嵌合部的第一嵌合部41和第二嵌合部42、单轨导向机构的第二导向部33、单节点嵌合部的第三嵌合部43的布置方式必然也不限于该实施例中所提供的上述方式。

可以理解的是，上述的嵌合是指涉及嵌合的双方存在彼此相匹配地配合关系，而不特别限定工艺或公差等因素。例如，在图1以及图2a至图2c中，双轨导向机构的第一导向部31和第二导向部32和单轨导向机构的第三导向部33均被形成为刚性杆，双节点嵌合部中的第一嵌合部41和第二嵌合部42和单节点嵌合部的第三嵌合部43均被形成为套孔，相应地，双轨导向机构中的第一导向部31与双节点嵌合部中的第一嵌合部41之间的嵌合、以及双轨导向机构中的第二导向部32与双节点嵌合部中的第二嵌合部42之间的嵌合，以及单轨导向机构的第三导向部33与单节点嵌合部的第三嵌合部43之间的嵌合，则可以是指柱面或锥面形式的孔轴配合或球面或曲面形式的铰接配合，而并不特别限定装配工艺及公差范围。

可以理解的是，上述的固定是指涉及固定的双方不存在相对移动，而并不是特指工艺。例如，在图1以及图2a至图2c中，

双轨导向机构中的第一导向部31和第二导向部32装配于形成车身连接部10的刚性支撑架、单轨导向机构的第三导向部33装配于形成轮轴连接部20的刚性支撑架，即，装配方式的固定或一体成型；再例如，在图1以及图2a至图2c中，双节点嵌合部中的第一嵌合部41与形成轮轴连接部20的刚性支撑架装配方式的固定或一体成型、双节点嵌合部中的第二嵌合部42与形成轮轴连接部20的刚性支撑架装配方式的固定或一体成型、单节点嵌合部的第三嵌合部43与形成车身连接部10的刚性支撑架装配方式的固定或一体成型。

而且，装配方式的固定与一体成型方式的固定可以相互置换。例如，请参见图3a，单节点嵌合部的第三嵌合部43也可以与形成车身连接部10的刚性支撑分体成型，并通过装配方式实现二者之间的固定。

同理，装配方式的固定与一体成型方式的固定可以相互置换。例如，请参见图3b，双轨导向机构的第一导向部（31）和第二导向部（32）也可以一体成型，并通过装配方式实现与车身连接部10之间的固定。

同理，装配方式的固定与一体成型方式的固定可以相互置换。例如，请参见图3b，双节点嵌合部的第一嵌合部（41）和第二嵌合部（42）也可以一体成型，并通过装配方式实现与轮轴连接部20之间的固定。

第一中间介质51、第二中间介质52和第三中间介质53分别用于在第一嵌合节点N1、第二嵌合节点N2和第三嵌合节点N3处提供自由度，或者，也可以理解为第一中间介质51、第二中间介质52和第三中间介质53分别用于定义第一嵌合节点N1、第二嵌合节点N2和第三嵌合节点N3的自由度。其中：

第一中间介质51在第一嵌合节点N1处提供的自由度，可以允许第一嵌合节点N1随双节点嵌合部中的第一嵌合部41与双轨导向机构中的第一导向部31之间的相对滑动而沿双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1移动，可以允许双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1以第一嵌合节点N1为支点摆动，以及，还可以允许双节点嵌合部中的第一嵌合部41和双轨导向机构中的第一导向部31绕双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1相对转动；并且，第一中间介质51在双轨导向机构中的第一导向部31的径向方向上限制、或约束双轨导向机构中的第一导向部31与双节点嵌合部中的第一嵌合部41之间的相对自由度；

第二中间介质52在第二嵌合节点N2处提供的自由度，可以允许第二嵌合节点N2随双节点嵌合部中的第二嵌合部42与双轨导向机构中的第二导向部32之间的相对滑动而沿双轨导向机构中的第二导向部32的轴线c2移动，可以允许双轨导向机构中的第二导向部32的轴线c2以第二嵌合节点N2为支点摆动，以及，还可以允许双节点嵌合部中的第二嵌合部42和双轨导向机构中的第二导向部32绕双轨导向机构中的第二导向部32的轴线c2相对转动；并且，第二中间介质52在双轨导向机构中第二导向部32的径向方向上且沿汽车的前后方向产生相对移动，释放双轨导向机构中的第二导向部32与双节点嵌合部中的第二嵌合部42之间的相对自由度，第二中间介质52在双轨导向机构中第二导向部32的沿汽车的宽度方向相对约束、或限制双轨导向机构中的第二导向部32与双节点嵌合部中的第二嵌合部42之间的相对自由度；

第三中间介质53在第三嵌合节点N3处提供的自由度，可以允许第三嵌合节点N3随单节点嵌合部的第三嵌合部43与单轨导向机构的第三导向部33之间的相对滑动沿单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3移动，可以允许单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3以单节点嵌合部的第三嵌合节点N3为支点摆动，以及，还可以允许单节点嵌合部的第三嵌合部43与单轨导向机构的第三导向部33绕单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3相对转动；并且，第三中间介质53在单轨导向机构的第三导向部33的径向方向上限制、或约束单轨导向机构的第三导向部33与单节点嵌合部的第二嵌合部43之间的相对自由度。

当然，上述的沿轴线c1或c2或c3移动、轴线c1或c2或c3摆动、绕轴线c1或c2或c3转动、以及在轴线c2法面的移动和约束、或限制都是分别以双节点嵌合部中的第一嵌合部41和第二嵌合部42或单节点嵌合部的第三嵌合部43为固定参考坐标系。当以双轨导向机构中的第一导向部31和第二导向部32或单轨导向机构的第三导向部33作为固定参考坐标系时，上述的移动、摆动、转动以及约束、或限制也可以认为是沿双节点嵌合部中的第一嵌合部41和第二嵌合部42或单节点嵌合部的第三嵌合部43移动、双节点嵌合部中的第一嵌合部41和第二嵌合部42或单节点嵌合部的第三嵌合部43的轴线摆动、以及绕双节点嵌合部中的第一嵌合部41和第二嵌合部42或单节点嵌合部的第三嵌合部43的轴线转动、双节点嵌合部中的第二嵌合部42的径向方向平移移动和约束、或限制。

并且，在应用当前的实施例时，双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1和第二导向部32的轴线c2以及单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3三者可以分别与双节点嵌合部中的第一嵌合部41和第二嵌合部42以及单节点嵌合部的第三嵌合部43的轴线重合，也可以分别与双节点嵌合部中的第一嵌合部41和第二嵌合部42以及单节点嵌合部的第三嵌合部43的轴线偏心设置。

基于上述原理，不共线的第一嵌合节点N1、第二嵌合节点N2、以及第三嵌合节点N3布置形成的三角平面，可以对车身连接部10和轮轴连接部20之间的相对运动形成约束。

其中，三角平面对车身连接部10和轮轴连接部20之间的相对运动至少包括：对应于三角平面的升降移位的相对平动。对于这样的相对平动，第一嵌合节点N1的移位轨迹与第二嵌合点N2的移位轨迹可以相互平行，以锁定三角平面对车身连接部10和轮轴连接部20之间的相对转动形成几何抑制。

或者，第一嵌合节点N1的移位轨迹与第二嵌合点N2的移位轨迹之间也可以具有相对的倾斜角度，此时不但仍然可以支持车身连接部10和轮轴连接部20之间对应于三角平面的升降移位的相对平动，而且还可以释放三角平面对车身连接部10和轮轴连接部20之间的相对转动形成的几何抑制，使该几何抑制具有可允许响应于相对平动的相对转动的可变余量。即，三角平面对车身连接部10和轮轴连接部20之间的相对运动可以进一步包括对应于三角平面随升降移位而伸缩倾摆的相对转动，例如，相对转动可以被约束为绕经过第一嵌合节点N1和第三嵌合节点N3的轴线转动。

为了更好地理解第一中间介质51、第二中间介质52和第三中间介质53分别在第一嵌合节点N1、第二嵌合节点N2和第三嵌合节点N3所起的作用，下面结合三个实例进行举例说明。

由于第一嵌合节点N1和第三嵌合节点N3结构上具有一定的通用性或可置换性，第一嵌合节点N1与第2嵌合节点N2功能上具有一定的通用性或可置换性，及第二嵌合节点N2具有一定的特异性，因此，在举例说明过程中，将双轨导向机构的第一导向部31和第二导向部32、单轨导向机构的第三导向部33统称为导向部，将双节点嵌合部的第一嵌合部41和第二嵌合部42、单节点嵌合部的第三嵌合部43统称为嵌合部，以及，将第一中间介质51、第二中间介质52和第三中间介质53统称为中间介质。

请先参见图4a和图4b以及图5，以中间介质包括球铰链500为例：

球铰链500的刚性内套500a与导向部30a或30b滑动配合，从而使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成沿导向部30a或30b的轴线的相对滑动自由度fm。并且，球铰链500的刚性内套500a在导向部30a或30b的横截面方向上（即导向部30a或30b的径向方向上）限制、或约束导向部30a或30b的自由度。相应地，虽然图4a中的圆形横截面的导向部30a与图4b中的矩形横截面的导向部30b存在截面形状上的差异，但由于该差异存在于在被限制自由度的横截面方向，因而该差异不会影响方案的实现。

球铰链500的刚性外壳500b固定于嵌合部40内，并且球铰链500的刚性外壳500b与嵌合部40球面配合。

而且，球铰链500的刚性外壳500b在导向部30a或30b的横截面方向上相对于嵌合部40的平移被约束或禁止。

因此，球铰链500的刚性外壳500b与嵌合部40的内腔之间存在绕3个空间坐标轴的旋转自由度fr和fs；其中，这里所述的3个空间坐标轴，分别是与球铰链500的轴线重合的坐标轴、垂直于图5纸面方向的坐标轴、以及平行于图5的纸面方向的坐标轴，而图5中示出的fr表示以球铰链500的轴线重合的坐标轴为轴心的旋转自由度，fs同时表示以垂直以及平行于图5的纸面的坐标轴为轴心的旋转自由度。

从而，中间介质利用球铰链500提供的旋转自由度fs，可以使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成以球铰链500为支点的相对摆动自由度；并且，中间介质利用球铰链500为中间介质提供的旋转自由度fr，可以使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成以导向部30a或30b的轴线为中心轴线的相对旋转自由度。

另外，请参见图6，上述第一实例可以进一步扩展，即，球铰链500’的刚性内套500a’与刚性外壳500b’之间可以通过缓冲套500c连接，这可以理解为将第一实例中的刚性内套500a与刚性外壳500b之间的刚性约束替换为基于缓冲套500c的柔性约束。

请再参见图7a和图7b以及图8，以中间介质包括柔性衬套（或称为弹性衬套）600为例：

柔性衬套600的刚性内套600a与导向部30a或30b滑动配合，从而使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成沿导向部30a或30b的轴线的相对滑动自由度fm；而且，在导向部30a或30b的横截面方向上（即导向部30a或30b的径向方向上），柔性衬套600的刚性内套600a限制、或约束导向部30a或30b与嵌合部40之间的自由度。相应地，虽然图7a中的圆形横截面的导向部30a与图7b中的矩形横截面的导向部30b存在截面形状上的差异，但由于该差异存在于在被限制自由度的横截面方向，因而该差异不会影响方案的实现。

柔性衬套600的刚性外壳600b固定于嵌合部40内，并且柔性衬套600的刚性外壳600b与嵌合部40柱面配合。其中：

当该柱面配合落入在间隙配合的公差范围内时，柔性衬套600的刚性外壳600b与嵌合部40之间可以形成以柔性衬套600的轴线重合的坐标轴为轴心的旋转自由度fr，并且，柔性衬套600的刚性外壳600b与刚性内套600a之间的缓冲套600c可以通过挤压形变而使柔性衬套600的刚性内套600a与嵌合部40之间形成以垂直以及平行于图8的纸面的坐标轴为轴心的旋转自由度fs；

而当该柱面配合落入在过盈配合的公差范围内时，旋转自由度fr和fs均通过缓冲套600c的挤压形变形成在柔性衬套600的刚性内套600a与嵌合部40之间。

从而，中间介质利用柔性衬套600提供的旋转自由度fs，可以使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成以柔性衬套600为支点的相对摆动自由度；并且，中间介质利用柔性衬套600为中间介质提供的旋转自由度fr，可以使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成以导向部30a或30b的轴线为中心轴线的相对旋转自由度。

而且，柔性衬套600的刚性外壳600b与嵌合部40之间的柱面配合落入在间隙配合的公差范围内还是过盈配合的公差范围内，都可以认为柔性衬套600的刚性外壳600b在导向部30a或30b的横截面方向上相对于嵌合部40的平移被约束或禁止。

另外，对于上述柱面配合落入在过盈配合的公差范围内的情况，还存在一种可能的变形，即，省去柔性衬套600的刚性外壳600b，并且通过例如硫化等工艺而使缓冲套600c附着于嵌合部40，此时，可以理解为中间介质一体形成于嵌合部40。

请再参见图9a和图9b以及图10，以中间介质包括球铰链700为例：

球铰链700的刚性内套700a与导向部30a或30b滑动配合，从而使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成沿导向部30a或30b的轴线的相对滑动自由度fm。并且，球铰链700的刚性内套700a在导向部30a或30b的横截面方向上（即导向部30a或30b的径向方向上）限制、或约束导向部30a或30b的自由度。相应地，虽然图9a中的圆形横截面的导向部30a与图9b中的矩形横截面的导向部30b存在截面形状上的差异，但由于该差异存在于在被限制自由度的横截面方向，因而该差异不会影响方案的实现。

球铰链700的刚性外壳700b固定于嵌合部40内，球铰链700的刚性外壳700b与嵌合部40柱面配合，并且，该柱面配合落入在过盈配合的公差范围内；球铰链700的刚性外壳700b内包裹有缓冲套700c，球铰链700的刚性内套700a与缓冲套700c球面配合。

而且，球铰链700的刚性外壳700b在导向部30a或30b的横截面方向上相对于嵌合部40的平移被约束或禁止。

因此，球铰链700的刚性内套700a与球铰链700的刚性外壳700b以及嵌合部40的内腔之间存在绕3个空间坐标轴的旋转自由度fr和fs；其中，这里所述的3个空间坐标轴，分别是与球铰链700的轴线重合的坐标轴、垂直于图10纸面方向的坐标轴、以及平行于图10的纸面方向的坐标轴，而图10中示出的fr表示以球铰链700的轴线重合的坐标轴为轴心的旋转自由度，fs同时表示以垂直以及平行于图10的纸面的坐标轴为轴心的旋转自由度。

从而，中间介质利用球铰链700提供的旋转自由度fs，可以使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成以球铰链700为支点的相对摆动自由度；并且，中间介质利用球铰链700为中间介质提供的旋转自由度fr，可以使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成以导向部30a或30b的轴线为中心轴线的相对旋转自由度。

通过上述实例可知，为了在第一嵌合节点N1、第二嵌合节点N2和第三嵌合节点N3处提供如上所述的自由度，第一中间介质51、第二中间介质52和第三中间介质53的自身结构可以任意设置，而并不局限于某种特定的结构或元件。

请再参见图11a和图11b以及图12，以中间介质包括球铰链800为例：

柔性衬套800的刚性内套800a与导向部30a或30b滑动配合，从而使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成沿导向部30a或30b的轴线的相对滑动自由度fm；而且，在导向部30a或30b的横截面方向上（即导向部30a或30b的径向方向上），柔性衬套800的刚性内套800a限制、或约束导向部30a或30b与嵌合部40之间的自由度。相应地，虽然图11a中的圆形横截面的导向部30a与图11b中的矩形横截面的导向部30b存在截面形状上的差异，但由于该差异存在于在被限制自由度的横截面方向，因而该差异不会影响方案的实现。

柔性衬套800的刚性外壳800b固定于嵌合部40内，并且柔性衬套800的刚性外壳800b与嵌合部40柱面配合。其中：

当该柱面配合落入在间隙配合的公差范围内时，柔性衬套800的刚性外壳800b与嵌合部40之间可以形成以柔性衬套800的轴线重合的坐标轴为轴心的旋转自由度fr，并且，柔性衬套800的刚性外壳800b与刚性内套800a之间的缓冲套800c可以通过挤压形变而使柔性衬套800的刚性内套800a与嵌合部40之间形成以垂直以及平行于图12的纸面的坐标轴为轴心的旋转自由度fs和平行于图12的纸面的坐标轴左右方向上的平移自由度fd；

而当该柱面配合落入在过盈配合的公差范围内时，旋转自由度fr和fs、平移自由度fd均通过缓冲套800c的挤压形变形成在柔性衬套800的刚性内套800a与嵌合部40之间。

从而，中间介质利用柔性衬套800提供的旋转自由度fs，可以使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成以柔性衬套800为支点的相对摆动自由度；中间介质利用柔性衬套800为中间介质提供的旋转自由度fr，可以使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成以导向部30a或30b的轴线为中心轴线的相对旋转自由度；并且、中间介质利用柔性衬套800为中间介质提供的平移自由度fd，可以使导向部30a或30b与嵌合部40之间形成以导向部30a或30b的横截面方向上的平移自由度。

而且，柔性衬套800的刚性外壳800b与嵌合部40之间的柱面配合落入在间隙配合的公差范围内还是过盈配合的公差范围内，都可以认为柔性衬套800的刚性外壳800b在导向部30a或30b的横截面方向上相对于嵌合部40的除平移自由度fd之外的平移被约束或禁止。

另外，对于上述柱面配合落入在过盈配合的公差范围内的情况，还存在一种可能的变形，即，省去柔性衬套800的刚性外壳800b，并且通过例如硫化等工艺而使缓冲套800c附着于嵌合部40，此时，可以理解为中间介质一体形成于嵌合部40。

通过上述实例可知，为了在第一嵌合节点N1、第二嵌合节点N2和第三嵌合节点N3处提供如上所述的自由度，第一中间介质51、第二中间介质52和第三中间介质53的自身结构可以任意设置，而并不局限于某种特定的结构或元件。第二中间介质52为第二嵌合节点N2多提供出一个平移自由度及平移自由度fd，及第二嵌合节点N2的特异性体现。

并且，在上述的实例中，刚性内套500a、600a、700a以及800a的轴线与前文所述双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1或双轨导向机构中的第二导向部32的轴线c2或单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3可以是重叠的，而刚性外壳600b、600b、700b以及800b的轴线则可以与前文所述双节点嵌合部中的第一嵌合部41或双节点嵌合部中的第二嵌合部42或单节点嵌合部的第三嵌合部43的轴线重叠。

请参见图13，基于第一中间介质51、第二中间介质52和第三中间介质53分别在第一嵌合节点N1、第二嵌合节点N2和第三嵌合节点N3处提供或定义的自由度，第一嵌合节点N1、第二嵌合节点N2和第三嵌合节点N3可以分别沿图13所示的轨迹S1、S2和S3移动，使车身连接部10和轮轴连接部20之间形成滑摆方式的相对平动。并且，当车身连接部10与应用该悬架机构的汽车的车身部分固定连接时，可以认为是轮轴连接部20以该汽车的瞬时摆动轴线为中心轴相对于车身连接部10滑摆运动。

即，车身连接部10和轮轴连接部20之间形成的相对平动，被第一中间介质51和第三中间介质53提供的自由度协同约束为以应用该悬架机构的汽车的瞬时摆动轴线为中心轴的滑摆运动。同时第二中间介质52提供的自由度为悬架机构的汽车的瞬时摆动轴线为中心轴的滑摆运动起到联代微调作用，这种微调作用不起主导作用。

这里所述的瞬时摆动轴线，按照汽车领域的定义，可以是由汽车的悬架纵向瞬时运动中心和悬架横向瞬时运动中心限定，即，瞬时摆动轴线可以认为是悬架纵向瞬时运动中心和悬架横向瞬时运动中心的连线。

而且，从图1、图2a至图2c、以及图13中可以看出，双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1与单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3在空间上相交，但由于第一中间介质51和第三中间介质53的存在，由于轴线c1与c3相交而对车身连接部10和轮轴连接部20可能形成的运动干涉，可以被第一中间介质51和第三中间介质53提供的自由度消除，使车身连接部10和轮轴连接部20之间滑摆方式的相对平动能够通过二者在第一嵌合节点N1和第三嵌合节点N3处的耦合来实现。

其中，如图14a所示，当双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1和单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3在空间上相交，瞬时摆动轴线Ci可以位于车身连接部10背向轮轴连接部20的一侧，即，瞬时摆动轴线Ci在汽车的宽度方向上内置；如图14b所示，当双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1和单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3在空间上相交，瞬时摆动轴线Ci也可以位于轮轴连接部20背向车身连接部10的一侧，即，瞬时摆动轴线Ci在汽车的宽度方向上外置。

另外，还存在一种情况，即，双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1与单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3在空间上平行，此时，由于双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1与单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3存在扰动的可能，因而此处所述的平行只是一种稳态下的平行，而非保持不变的绝对常态，因而在双轨导向机构中的第一导向部31的轴线c1与单轨导向机构的第三导向部33的轴线c3在空间上平行时，车身连接部10和轮轴连接部20之间滑摆方式的相对平动仍然可以理解为是通过二者在第一嵌合节点N1和第二嵌合节点N3处的耦合来实现的。此时，请参见图14c，瞬时摆动轴线Ci可以认为在汽车的宽度方向上位于任一侧的无穷远处。

图14a至图14c是在汽车长度方向上的投影示意图，以便于体现瞬时摆动轴线Ci在汽车宽度方向的位置，这也意味着，上述由轴线c1与c3的相交或平行所限定的瞬时摆动轴线Ci的位置，更主要的是在汽车的宽度方向上的体现。当然，轴线c1与c3的相交或平行及其限定的瞬时摆动轴线Ci的位置在汽车的长度方向上也可以有类似的体现。

请再回看图13，三角平面中第一嵌合节点N1和第三嵌合节点N3可以用作车身连接部10和轮轴连接部20之间的相对转动趋势的支点，而基于第一中间介质51和第三中间介质53分别在第一嵌合节点N1和第三嵌合节点N3处提供或定义的自由度，车身连接部10和轮轴连接部20之间的相对转动趋势，被第一中间介质51和第三中间介质53提供的自由度协同约束为以经过第一嵌合节点N1和第三嵌合节点N3的轴线c0为中心轴的合页运动趋势R0，而这样的合页运动趋势R0被三角平面中的第二嵌合节点N2处提供或定义的自由度形成几何抑制。只有在第一嵌合节点N1的移位轨迹与第二嵌合点N2的移位轨迹之间具有相对的倾斜角度时，这种合页运动趋势R0随车身连接部10和轮轴连接部20之间的相对平动被激活。

可以理解的是，上述的相交和平行可以看作是某种工况下的稳态，而不应当看作是固定不变的恒态。由于第一中间介质51和第三中间介质53提供的自由度，上述的稳态可以随着车身连接部10和轮轴连接部20之间的相对运动发生变化。这里所述的变化，可以是相交的角度变化，也可以是相交与平行之间的切换。例如，某个特定角度下的稳态的相交可以变为其他角度的非稳态、或临态、或瞬时相交，也可以变为非稳态、或临态、或瞬时平行。再例如，稳态的平行可以变为任意角度的非稳态、或临态、或瞬时相交，而且这种非稳态、或临态、或瞬时相交的角度不唯一。

上述实施例提供的悬架机构可以适用于汽车的前悬架和后悬架。相应地，在另一个实施例中，提供了一种汽车，包括前悬架和后悬架，并且，所述前悬架和后悬架包括上述实施例提供的悬架机构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种悬架机构，其特征在于，该悬架机构包括：

车身连接部（10）；

轮轴连接部（20）；

双轨导向部，所述双轨导向部固定于所述车身连接部（10）；

单轨导向部，所述单轨导向部固定于所述轮轴连接部（20）；

双节点嵌合部，所述双节点嵌合部固定于所述轮轴连接部（20）、并基于可提供多向自由度的第一中间介质（51）和第二中间介质（52）与所述双轨导向部嵌合形成第一嵌合节点（N1）和第二嵌合节点（N2）； 单节点嵌合部，所述单节点嵌合部固定于所述车身连接部（10）、并基于可提供多向自由度的第三中间介质（53）与所述单轨导向部嵌合形成第三嵌合节点（N3）；

所述双轨导向部包括在竖直方向布置的第一导向部（31）和第二导向部（32），其中，所述第一导向部（31）约束所述第一嵌合节点（N1）的移位轨迹，所述第二导向部（32）约束所述第二嵌合节点（N2）的移位轨迹； 所述单轨导向部包括在竖直方向布置的第三导向部（33），其中，所述第三导向部（33）约束所述第三嵌合节点（N3）的移位轨迹； 所述双节点嵌合部包括第一嵌合部（41）和第二嵌合部（42），其中，所述第一嵌合部（41）与所述第一导向部（31）嵌合于所述第一中间介质（51）所在的所述第一嵌合节点（N1）处，所述第二嵌合部（42）与所述第二导向部（32）嵌合于所述第二中间介质（52）所在的所述第二嵌合节点（N2）处； 所述单节点嵌合部包括第三嵌合部（43），其中，所述第三嵌合部（43）与所述第三导向部（33）嵌合于所述第三中间介质（53）所在的第三嵌合节点（N3）处；

所述第一中间介质（51）、所述第二中间介质（52）和第三中间介质（53）中的至少一个包括球铰链或柔性衬套； 所述车身连接部（10）和所述轮轴连接部（20）均被形成为刚性支撑架； 所述双轨导向部的所述第一导向部（31）和所述第二导向部（32）被形成为两个独立刚性杆或一体成型双刚性杆、并装配于形成所述车身连接部（10）的刚性支撑架； 所述单轨导向部的所述第三导向部（33）被形成为刚性杆、并装配于形成所述轮轴连接部（20）的刚性支撑架；

所述双节点嵌合部的所述第一嵌合部（41）和所述第二嵌合部（42）被形成为两个独立套孔或一个异型独立套孔、并与形成所述轮轴连接部（20）的刚性支撑架一体成型； 所述单节点嵌合部的所述第三嵌合部（43）被形成为套孔、并与形成所述车身连接部（10）的刚性支撑架一体成型或装配于形成所述车身连接部（10）的刚性支撑架。

2.根据权利要求1所述的悬架机构，其特征在于，不共线的所述第一嵌合节点（N1）、所述第二嵌合节点（N2）、以及所述第三嵌合节点（N3）布置形成三角平面，所述三角平面对所述车身连接部（10）和所述轮轴连接部（20）之间的相对运动形成约束。

3.根据权利要求2所述的悬架机构，其特征在于，所述三角平面对所述车身连接部（10）和所述轮轴连接部（20）之间的相对运动包括：对应于所述三角平面的升降移位的相对平动。

4.根据权利要求3所述的悬架机构，其特征在于，所述第一嵌合节点（N1）的移位轨迹与所述第二嵌合节点（N2）的移位轨迹相互平行，以锁定所述三角平面对所述车身连接部（10）和所述轮轴连接部（20）之间的相对转动形成几何抑制。

5.根据权利要求3所述的悬架机构，其特征在于，所述三角平面对所述车身连接部（10）和所述轮轴连接部（20）之间的相对运动进一步包括：对应于所述三角平面随升降移位而伸缩倾摆的相对转动。

6.根据权利要求5所述的悬架机构，其特征在于，所述相对转动被约束为绕经过所述第一嵌合节点（N1）和所述第三嵌合节点（N3）的轴线转动。

7.根据权利要求5所述的悬架机构，其特征在于，所述第一嵌合节点（N1）的移位轨迹与所述第二嵌合节点（N2）的移位轨迹之间具有相对的倾斜角度，以释放所述三角平面对所述车身连接部（10）和所述轮轴连接部（20）之间的相对转动形成的几何抑制，使所述几何抑制具有可允许响应于相对平动的相对转动的可变余量。

8.根据权利要求1所述的悬架机构，其特征在于，所述第一中间介质（51）所提供的多向自由度与第二中间介质（52）所提供的多向自由度具有互换性。

9.一种汽车，其特征在于，包括前悬架和后悬架，并且，所述后悬架包括如权利要求1至8中任一项所述的悬架机构。