CN110901318A - 一种车辆悬挂系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆悬挂系统，包括车架、减震器、摇臂，所述车架与摇臂连接，所述车架还通过减震器与摇臂连接，还包括设于车架上的摆臂和限位结构；所述减震器顶部通过摆臂与车架连接，所述摆臂的固定部与车架铰接连接，摆臂的摇摆部通过与车架上的限位结构相配合限定摆臂旋转角度；所述减震器底部设有万向结构，减震器通过万向结构与摇臂连接，所述万向结构控制减震器自由偏转。本发明通过摆臂、减震器等结构配合，将两端车轮进行偏向运动，可以避免车辆转向时侧倾较大，外侧车轮脱离地面而导致的容易发生打滑和侧翻现象出现，增强车辆转弯驾驶的安全性。

Description

一种车辆悬挂系统及车辆
技术领域
本发明属于车辆悬挂装置领域，具体涉及一种车辆悬挂系统及车辆。
背景技术
悬挂是车辆的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，大多数车辆悬挂系统由弹性元件、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。根据结构不同可分为非独立悬挂系统和独立悬挂系统两种：非独立悬挂系统是用一根杆件直接刚性地连接在两侧车轮上，一侧车轮受到的冲击、振动必然要影响另一侧车轮，因此操纵稳定性及舒适性较低，同时由于左右两侧车轮的互相影响，也容易影响车身的稳定性，在转向的时候较易发生侧翻。独立悬挂系统是将车辆的两侧车轮彼此独立地与车身相连，因此当一侧车轮受到冲击、振动后可通过弹性元件自身吸收冲击力，这种冲击力不会波及另一侧车轮，提高车辆的乘坐舒适性、稳定性、操纵稳定性。
现有滑板车、沙滩车、卡丁车等功能性车辆对驾驶体验要求较高，大多使用独立悬挂系统，而麦弗逊式独立悬架因其具有结构简单、占用空间小、响应较快、制造成本低被广泛使用，然而麦弗逊式独立悬架的横向刚度小、稳定性不佳、转弯侧倾较大，此类缺陷在一定程度上降低了车辆在高速行驶过程转向操作的安全性。一般情况下当车架发生偏转约5°时即会发生车轮离地现象，存在较大安全隐患。
双叉臂式悬挂系统能够在一定程度上通过使车轮与竖直方向发生偏转，尽可能的保持车轮与地面接触，从而增强汽车驾驶稳定性，在一定程度上降低转弯时发生打滑和侧翻的情况的风险。然而，双叉臂式悬挂系统成本较高，结构复杂，在小型车辆上使用占用空间大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种结构简单、体积小、能够增强车辆转弯或车辆偏转时与地面接触面积，增强车辆稳定性，提升车辆驾驶安全性的悬挂系统，具体通过以下技术方案实现：一种车辆悬挂系统：包括车架、减震器、摇臂，所述车架与摇臂连接，所述车架还通过减震器与摇臂连接，还包括设于车架上的摆臂和限位结构；所述减震器顶部通过摆臂与车架连接，所述摆臂的固定部与车架铰接连接，摆臂的摇摆部通过与车架上的限位结构相配合限定摆臂旋转角度；所述减震器底部设有万向结构，减震器通过万向结构与摇臂连接，所述万向结构控制减震器自由偏转。
可选的，所述悬架系统还可以包括车轮，所述摇臂两端分别与车架和车轮铰接连接。
可选的，所述车轮和减震器分别处于摇臂的两侧。
可选的，所述万向结构为球头杆和球壳，所述减震器底部设球头杆和球壳，所述球头杆与球壳相配合连接，所述球壳与摇臂固定连接。
可选的，所述万向结构与摇臂连接的位置处于摇臂与车轮连接位置附近。能够使得车轮与减震器的运动状态的传递效率更高。
可选的，所述减震器为弹簧减震器、橡胶减震器、液压减震器、充气式减震器或阻力可调式减震器中的一种。
可选的，所述摇摆部为限位杆，所述限位结构为限位孔，所述限位杆插入限位孔中，限制摆臂的角度。
可选的，所述摇摆部为限位孔，所述限位结构为限位杆，所述限位杆插入限位孔中，限制摆臂的角度。
可选的，所述摇摆部和限位结构采用齿轮进行限位连接。利用齿轮进行限位，增强摆臂的机械强度。
可选的，所述摇摆部和限位结构采用转轴限位连接。
可选的，前述限位连接方式的摇摆部和/或限位结构的连接处设有缓冲结构。防止偏转时碰撞较强影响摇摆部和/或限位结构的使用寿命，而且能够避免产生较大噪音。
可选的，前述缓冲结构为弹簧、橡胶中的一种。
可选的，所述摆臂在运动时偏离竖直方向两侧的角度≤30°。若偏转过大，则使得车辆重心偏移角度过大，影响车身稳定性。如一些特技车辆可采用较大偏转角度。
可选的，所述摆臂在运动时偏离竖直方向两侧的角度≤20°。普通人员驾驶采用较小偏转角度更稳定。
可选的，所述减震器顶部与摆臂活动连接。
可选的，所述减震器顶部与摆臂之间也可采用球头杆和球壳结构连接，如摆臂上设置球壳，对应的减震器顶部设置为球头杆，或者摆臂上设置球头杆，对应的减震器顶部设置球壳。使得摆臂偏向时更方便，偏向传递效果更好。
可选的，所述减震器为弹簧减震器，所述减震器上设螺旋弹簧，螺旋弹簧两端分别设有弹簧帽，所述减震器上的螺旋弹簧两端分别设有弹簧帽，所述弹簧帽与减震器为活动连接，所述减震器顶部设帽型螺母。采用螺旋弹簧结构更简单，不易老化，螺旋弹簧的型号及参数选用更广、更便利。
可选的，所述摆臂两端套设于弹性元件顶部的弹簧帽与帽型螺母之间。
本发明还提供了一种包括至少一个前述的车辆悬挂系统的车辆。可以两个前轮采用，也可以两个后轮采用，或者前轮和后轮都采用。可以使用在如汽车、沙滩车、卡丁车、雪地车、电动车、滑板车、平衡车等类似的车辆中。
可选的，当该车辆为前轮和后轮均采用前述的车辆悬挂系统时，前轮悬挂系统的偏转角度可以与后轮悬挂系统的偏转角度相同或不同，如前轮悬挂系统可往左偏10°，往右偏10°，后轮悬挂系统可往左偏20°，往右偏20°。
可选的，前述车辆悬挂系统应用于车辆后轮。现有车辆很多采用前轮驱动，结构复杂，改装步骤较为繁琐。在转向时车辆一般会是外侧后轮与地面的附着力容易降低甚至悬空，因而应用于后轮发挥效果更明显。
可选的，前述车辆悬挂系统用于车辆的从动轮。可降低驱动轮改装的复杂程度。
与现有技术相比，本发明通过摆臂将两端车轮的偏向运动状态相连接，可以避免如麦弗逊悬挂中存在的转向时侧倾较大，外侧车轮脱离地面，而导致的容易发生打滑和侧翻现象出现，增加车辆转弯驾驶的安全性。通过球头杆和球壳的配合，使得车轮一侧偏转时的偏转力更好的传递到车架上的摆臂，并通过摆臂的旋转改变另一侧车轮的偏转状态，而且可以通过减震系统上采用的弹性元件如弹簧作用力将车轮紧压在地面上，确保运行平稳。现有技术的悬挂系统中直接将减震器底部以螺栓或其它类似方式固定在摆臂上，使得减震器的减震仅能在减震器的轴线方向及上下方向运动。万向结构能够控制减震器自由偏转，更好的保证摆臂的旋转不受减震器带来方向上的阻碍。
上述万向结构使用球头杆和球壳结构相配合，使得减震器不仅可以在其轴线方向运动，而且可以让减震器在上下左右多个方向以一定角度旋转的同时起到减震作用。球头杆和球壳的配合使用，能够确保摆臂两侧能够进行上下摆动而不会受车架结构限制。
本发明也可在类似于麦弗逊悬挂的结构中进行改进，结构简单，体积小，相比于双叉臂式悬挂，更适用于小型车辆，且成本相对较低。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的车辆悬挂系统的立体结构示意图；
图2为本发明实施例1所述的车辆悬挂系统的侧向结构示意图；
图3为本发明实施例1所述的车辆悬挂系统中摆臂的结构示意图；
图4为本发明实施例1所述的车辆悬挂系统中摆臂的左视图；
图5为本发明实施例1所述的车辆悬挂系统中摆臂的俯视图；
图6为本发明实施例1所述的车辆悬挂系统中减震器的结构示意图；
图7为本发明实施例1所述的车辆悬挂系统偏转角度的限定结构示意图；
图8为本发明实施例1所述的车辆悬挂系统往左偏转时的状态示意图；
图9为本发明实施例2所述的滑板车的结构示意图；
图10为本发明实施例2所述的滑板车折叠后的状态示意图。
图中，附图标记为：1-车桥，11-摆臂固定孔，12-限位孔，13-前叉臂，14- 尾翼，15-尾灯，16-锁钩，2-减震器，21-螺旋弹簧，22-弹簧帽，23-帽型螺母， 24-球头杆，25-球壳，26-凸出结构，27-固定连接孔，3-车轮，31碟刹结构，4- 摆臂，41-固定部，42-限位杆，43-穿孔，摇摆结构44，5-摇臂，6-踏板，61-电源模块，7-驱动总成，8-把手总成，81-刹车把手，82-锁扣结构。
具体实施方式
以下结合具体实施例具体阐述本发明的具体实施方式，需要说明的是，本发明的保护范围并不局限于以下实施例：
实施例1
如图1～图8所示的一种车辆悬挂系统，包括车架1，减震器2，车轮3，摆臂4，摇臂5，车架1与摇臂5铰接连接，摇臂5与车轮铰接连接，车架1上设翅型结构的摆臂4，通过摆臂4与减震器2顶部活动连接；车架1上设有摆臂固定孔11和限位孔12，减震器2上设有螺旋弹簧21，螺旋弹簧21两端设有弹簧帽22，减震器2顶部设有帽型螺母23，减震器底部设有球头杆24和与球头杆 24匹配的球壳25，球壳25上部设有用于限定球头杆24最大旋转角度的凸出结构26，球壳25侧面设有两个固定连接孔27，减震器2通过固定连接孔27连接至摇臂5上。摆臂4包括固定部41、摇摆结构44、限位杆42和摇摆结构44上两端的穿孔43。
所述摇摆结构44为翅型结构，其两侧与水平方向成的锐角，锐角开口方向朝向车轮3或减震器2一侧，具体如图4中所示角度方向。由于减震器2通过摇臂5连接车轮3，一般情况下，减震器2在其轴向上与竖直方向有一定夹角，且减震器2顶部倾向于车架1，减震器2底部倾向于车轮3，因此，摇摆结构44 两侧设置的角度更有利于与减震器2的连接，降低减震器2工作时由摇摆结构 44带来的阻力。
两侧穿孔43与固定部41的距离大于限位杆42与固定部41的距离。保证在旋转角度相同的情况下，限位杆42运动距离较小，便于缩小限位杆42的运动范围。
通过翅型结构限定摆臂4的两侧穿孔43的间距，距离越远，则两侧穿孔43 的运动距离与摆臂4本体与固定部41连接处的运动距离的比值越大，因此将两侧穿孔43设于翅型端部能够在两侧车轮3偏转较大角度时，将运动状态在两侧车轮3间互相传递，而尽可能降低整个摆臂4的尺寸。
摆臂4通过固定部41和摆臂固定孔11的配合铰接固定于车架1上，固定部41为铰接轴，限位杆42安装在限位孔12内；摆臂4通过穿孔43活动连接在弹簧帽22和帽型螺母23之间。
所述限位孔12为弧形开槽，与限位杆42相配合时，限定了摆臂4两侧摆动的角度与竖直方向所呈夹角为20°。说明：本发明中所述的竖直方向为正常行驶时，两侧车轮3及摆臂4未发生偏转时，固定部41与此时限位杆42所处位置的连线。
当车辆向左转弯或致使车架1往左偏转时，如图5所示，车架1往左侧偏，带动两侧摇臂5往左偏，两侧摇臂5带动两侧车轮3也往左侧偏转，此时车辆的支撑重点处于左侧车轮3上，由于左侧车轮3与左侧球壳25处于左侧摇臂5 的两侧，因此当左侧车轮3往下压时，导致左侧球壳25向上运动，将左侧减震器2往上支撑，使左侧穿孔43升高，经固定部41控制整个摆臂4往右侧旋转，右侧穿孔43往下压，此时限位杆42处于在限位孔12左侧部分，右侧减震器2 往下压可使右侧螺旋弹簧21产生一定的压缩形变，且传递到右侧减震器2下的压力，经右侧减震器2往下施加至右侧球壳25上，经右侧摇臂5的作用使得右侧车轮3往左偏，且被压力下压紧贴地面。从而降低车辆往左侧倾较大时右侧车轮3脱离地面而导致的车辆打滑或侧翻的几率，进一步提升车辆转弯驾驶安全性。
当车辆往右转弯或致使车架1往右偏转时，悬挂系统变化与往左偏转相反，最终使得两侧车轮3均往右偏，且左侧车轮3受力被紧压在地面。
现有技术的悬挂系统中直接将减震器2底部以螺栓或其它类似的铰接连接方式固定在摆臂5上，使得减震器2的减震仅能在减震器2的轴线方向和上下方向运行。而使用球头杆24和球壳25结构相配合，使得减震器2不仅可以在其轴线方向运动，而且可以在减震器2的上下左右多个方向以一定角度旋转的同时起到减震作用。
实施例2
如图9、图10所示的一种滑板车，包括车桥1、踏板6和若干车轮3，本实施例中滑板车的车桥1为后桥，本滑板车中所述前桥为前叉臂13，前叉臂13下设有一个车轮3为前轮，车桥1与两个车轮3连接，所述前叉臂13和车桥1间通过踏板6连接，所述踏板6中设有电源模块61，电源模块61分别与驱动总成 7和把手总成8连接。所述把手总成8与前叉臂13为可折叠连接。驱动总成7 设于前叉臂13下的车轮3上，电源模块61控制驱动总成7带动前叉臂13的车轮3运行，把手总成8上可根据需要设有刹车把手81、指示灯、码表、显示器等装置，用于刹车、提供照明和观测滑板车当前速度、电量等状态。所述踏板6 上表面设有防滑垫，车桥1后设有尾翼14和尾灯15，所述尾翼14上设锁钩16，锁钩16与把手总成8上设的锁扣结构82相配合，当需要折叠时将锁扣结构82 与锁钩16扣好。携带时，手提把手总成8上的杆部即可。所述前叉臂13下设的车轮3和车桥1连接的两个车轮3均设有碟刹结构31，碟刹结构31通过把手总成8上的刹车把手81控制。
所述车桥1上设有悬架系统，与实施例1中图1～图8结构相同，所述悬架系统包括减震器2、摇臂5，摇臂5两端分别与车桥1和两个车轮3铰接连接，所述车桥1还通过减震器2与摇臂5连接，车桥1上设翅型摆臂4，通过摆臂4 与减震器2顶部活动连接；车桥1上设有摆臂固定孔11和限位孔12，减震器2 上设有螺旋弹簧21，螺旋弹簧21两端设有弹簧帽22，减震器2顶部设有帽型螺母23，减震器底部设有球头杆24和与球头杆24匹配的球壳25，球壳25上部设有用于限定球头杆24最大旋转角度的凸出结构26，球壳25侧面设有两个固定连接孔27，减震器2底部通过固定连接孔27连接至摇臂5上。摆臂4包括固定部41、摇摆结构44、限位杆42和两端的穿孔43。其中，摆臂4通过固定部41和摆臂固定孔11的配合铰接固定于车桥1上，固定部41为铰接轴，限位杆42安装在限位孔12内；摆臂4通过穿孔43活动连接在弹簧帽22和帽型螺母23之间。
所述限位孔12为弧形开槽，与限位杆42相配合时，限定了摆臂4两侧摆动的角度与竖直方向所呈夹角为20°。说明：本发明中所述的竖直方向为正常行驶时，两侧车轮3及摆臂4未发生偏转时，固定部41与此时限位杆42 所处位置的连线。
当滑板车向左转弯或踩踏踏板6致使车桥1往左偏转时，如图8所示，车桥1往左侧偏，带动两侧摇臂5往左偏，两侧摇臂5带动两侧车轮3也往左侧偏转，此时滑板车的支撑重点处于左侧车轮3上，由于左侧车轮3与左侧球壳 25处于左侧摇臂5的两侧，因此当左侧车轮3往下压时，导致左侧球壳25向上运动，将左侧减震器2往上支撑，使左侧穿孔43升高，经固定部41控制整个摆臂4往右侧旋转，右侧穿孔43往下压，此时限位杆42处于在限位孔12左侧部分，右侧减震器2往下压可使右侧螺旋弹簧21产生一定的压缩形变，且传递到右侧减震器2下的压力，经右侧减震器2往下施加至右侧球壳25上，经右侧摇臂5的作用使得右侧车轮3往左偏，且被压力下压紧贴地面。从而降低滑板车往左侧倾较大时右侧车轮3脱离地面而导致的滑板车打滑或侧翻的几率，进一步提升滑板车转弯驾驶安全性。
当滑板车往右转弯或致使车桥1往右偏转时，悬挂系统变化与往左偏转相反，最终使得两侧车轮3均往右偏，且左侧车轮3受力被紧压在地面。
图10为本实施例中滑板车折叠时的状态示意图，折叠时体积减小，便于携带。
此外，对于本领域技术人员熟知的技术和原理，本发明不作过多详述。本发明具体实施方式中采用的部件的结构或形状，并不能作为对本发明技术方案的限制。在本发明的构思的基础上，本领域技术人员可根据需要替换为功能相同或相似的部件或增加其它功能化部件，所有在本发明创新点基础上做的非实质性改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆悬挂系统，包括车架、减震器、摇臂，所述车架与摇臂连接，所述车架还通过减震器与摇臂连接，其特征在于：还包括设于车架上的摆臂和限位结构；所述减震器顶部通过摆臂与车架连接，所述摆臂的固定部与车架铰接连接，摆臂的摇摆部通过与车架上的限位结构相配合限定摆臂旋转角度；所述减震器底部设有万向结构，减震器通过万向结构与摇臂连接，所述万向结构控制减震器自由偏转。
2.如权利要求1所述的车辆悬挂系统，其特征在于：所述万向结构为球头杆和球壳，所述减震器底部设球头杆和球壳，所述球头杆与球壳相配合连接，所述球壳与摇臂固定连接。
3.如权利要求1所述的车辆悬挂系统，其特征在于：所述减震器为弹簧减震器、橡胶减震器、液压减震器或充气式减震器中的一种。
4.如权利要求1所述的车辆悬挂系统，其特征在于：所述摇摆部为限位杆，所述限位结构为限位孔，所述限位杆插入限位孔中，限制摆臂的角度。
5.如权利要求1所述的车辆悬挂系统，其特征在于：所述摇摆部为限位孔，所述限位结构为限位杆，所述限位杆插入限位孔中，限制摆臂的角度。
6.如权利要求4或5所述的车辆悬挂系统，其特征在于：所述摆臂在运动时偏离竖直方向两侧的角度≤30°。
7.如权利要求6所述的车辆悬挂系统，其特征在于：所述减震器为弹簧减震器，所述弹簧减震器上设螺旋弹簧，螺旋弹簧两端分别设有弹簧帽，所述弹簧帽与减震器为活动连接，所述减震器顶部设帽型螺母。
8.如权利要求7所述的车辆悬挂系统，其特征在于：所述摆臂两端套设于弹簧减震器顶部的弹簧帽与帽型螺母之间。
9.一种包括至少一个如权利要求1～8任一权利要求所述的车辆悬挂系统的车辆。
10.如权利要求9所述的车辆，其特征在于：所述车辆悬挂系统用于车辆后轮。
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