CN111216501A - 一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架 - Google Patents

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陈思
李明阳
张亮
李鑫
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Abstract

本发明公开了一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，属于越野汽车独立悬架技术领域，包括:两个横臂总成，其结构相同并分别对称设置在驱动桥的两侧，所述横臂总成包括：悬架大支架、上控制臂、下控制臂及减振总成。本发明提高了通用化率，前后桥可以用同一套结构，可支撑全轮转向功能的实现，提高了拓展性，实现了模块化与大行程，左右与桥在分装线连接后作为整体到总装线与车架进行连接，采用大摆角的球头销总成配合硬点优化，大幅提升车轮跳动行程，提高越野机动速度。整体机构更加简单科学，符合现在设计要求。

Description

一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架
技术领域
本发明公开了一种新结构理念的双横臂独立悬架，属于越野汽车独立悬架技术领域。
背景技术
目前应用在军用越野汽车上普遍采用的是前后桥两种结构的悬架零件形式，由于前桥需要转向，故轮边采用球头销总成的形式，后桥采用销轴的形式(仅可上下跳动，无法转向)，结构通用化率低，零件品种多，安装及维修保养困难，不能够实现全轮转向，拓展性差。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的前后桥的结构通用化率低，零件品种多，安装及维修保养困难，不能够实现全轮转向，拓展性差问题，提出一种通用化率高、拓展性强以及可支撑全轮转向功能的全轮转向越野车的双横臂独立悬架。
本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：
一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，包括：两个横臂总成，其结构相同并分别对称设置在驱动桥的两侧，所述横臂总成包括：悬架大支架、上控制臂、下控制臂及减振总成，所述悬架大支架一侧固定在所述驱动桥上，所述悬架大支架的一端与车架内侧连接，所述上控制臂的一端与所述悬架大支架另一侧的一端连接，另一端与轮边转向节的一端连接，所述下控制臂的一端与所述悬架大支架另一侧的另一端连接，另一端与所述轮边转向节的另一端连接，所述减振总成包括：弹性装置上支架和弹性装置，所述弹性装置上支架固定在所述车架外侧，所述弹性装置的一端固定在所述弹性装置上支架上，另一端与所述下控制臂中部连接。
优选的是，所述横臂总成还包括：过渡支架，所述过渡支架一端固定在所述悬架大支架的一端部，另一端固定在所述车架内侧。
优选的是，还包括连接板，其设置在所述驱动桥底部，所述连接板端部固定在所述悬架大支架的另一端部。
优选的是，所述弹性装置为油气弹簧或弹簧减振器。
优选的是，所述减振总成还包括：缓冲块支架和缓冲块，所述缓冲块支架固定在所述车架外侧并与所述弹性装置上支架相邻，所述缓冲块固定在所述缓冲块支架上与所述上控制臂相对应。
优选的是，还包括：横向稳定杆和横向稳定杆拉杆，所述横向稳定杆固定在所述车架底部，两根所述横向稳定杆拉杆分别与所述横向稳定杆的两端连接。
优选的是，两根所述横向稳定杆拉杆的另一端分别与所述上控制臂一侧连接。
优选的是，两根所述横向稳定杆拉杆的另一端分别与所述下控制臂一侧连接。
优选的是，所述横臂总成还包括横向稳定杆限位支架，两个所述横向稳定杆限位支架分别对称套设在所述横向稳定杆上并靠近所述车架内部两侧。
本发明相对于现有而言具有的有益效果：
1、提高了通用化率，前后桥可以用同一套结构，可支撑全轮转向功能的实现，后轮可以固定也可以旋转，主体结构不改变就可以实现螺旋弹簧与油气弹簧的换装。
2、提高了拓展性，通过改变与车架连接的过渡支架的结构尺寸，可匹配不同车架形式，同时可以拓展出三桥、四桥等多轴车辆产品。
3、实现了模块化与大行程，左右与桥在分装线连接后作为整体到总装线与车架进行连接，采用大摆角的球头销总成配合硬点优化，大幅提升车轮跳动行程，提高越野机动速度。整体机构更加简单科学，符合现在设计要求。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
图2是本发明的传动装置的主视图。
图3是本发明的传动装置的仰视图。
图4是本发明的左弹性装置上支架结构示意图。
图5是本发明的左过渡支架结构示意图。
图6是本发明的左悬架大支架结构示意图。
图7是本发明的左油气弹簧结构示意图。
图8是本发明的左弹簧减振器结构示意图。
图9是本发明的左上控制臂部分结构示意图。
图10是本发明的左下控制臂部分结构示意图。
图11是本发明的左缓冲块支架结构示意图。
图12是本发明的另一种实施方式结构示意图。
其中，1-左悬架大支架，2-左过渡支架，3-左缓冲块支架，4-左弹性装置上支架，5-左螺旋弹簧，6-左减振器，7-左缓冲块，8-左上控制臂，9-轮边转向节，10-左下控制臂，11-横向稳定杆，12-左侧横向稳定杆拉杆，13-左侧横向稳定杆固定架，14-右下球头销总成，15-连接板，16-右悬架大支架，17-右弹性装置上支架，18-右上控制臂，19-右下控制臂，20-左侧横向稳定杆支架，21-左侧横向稳定杆限位支架，22-螺旋弹簧方案连接孔，23-油气弹簧方案连接孔，24-左车架连接孔，25-左悬架大支架连接孔，26-左侧发动机悬置安装孔，27-左过渡支架连接孔，28-左上控制臂关节轴承连接孔，29-左下控制臂关节轴承连接孔，30-左侧桥壳连接孔，31-左前连接板孔，32-左后连接板孔，33-左弹簧上支架连接孔，34-左下控制臂连接孔，35-左弹簧减振器轴承连接销，36-左螺簧上橡胶支座，37-右过渡支架，38-左螺簧底座，39-油气弹簧上支架连接孔，40-油气弹簧上连接销，41-油气弹簧，42-油气弹簧连接孔，43-左上悬架大支架连接孔，44-左上关节轴承连接销，45-驱动桥，46-左上球头销总成，47-左前横向稳定杆拉杆安装孔，48-左下悬架大支架连接孔，49-左下关节轴承连接销，50-车架，51-左下球头销总成，52-左后横向稳定杆拉杆安装孔，53-左弹簧安装孔，54-左缓冲块连接螺栓孔，55-左缓冲块支架上部长圆孔，56-左缓冲块左侧螺栓用连接孔，57-左缓冲块右侧螺栓用连接孔，58-油气弹簧下连接销，59-右上球头销总成，60-右缓冲块支架，61-右缓冲块。
具体实施方式
以下根据附图1-12对本发明做进一步说明：
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，包括：第一横臂总成、第二横臂总成和连接板15，由于前后悬架采用同一套零件结构，所以本发明在论述的时候以前桥为例进行详细说明，对于非承载式车身结构的越野车，悬架的一个关键作用是作为桥与车架之间的连接体，具体是第一横臂总成包括：左悬架大支架1和左过渡支架2，而第二横臂总成包括：右悬架大支架16和右过渡支架37。左悬架大支架1和右悬架大支架16结构相同分别与驱动桥45进行连接，如图6所示，左悬架大支架1上的左侧桥壳连接孔30通过六颗螺栓与驱动桥45的桥壳一侧进行连接。同样，右悬架大支架16上的右侧桥壳连接孔通过螺栓与驱动桥45的桥壳另一侧进行连接。左悬架大支架1和右悬架大支架16底部通过两个连接板15连接在一起，左悬架大支架上的左前连接板孔31和左后连接板孔32分别通过螺栓与两个连接板15的一端连接。同样，右悬架大支架16上的右前连接板孔和右后连接板孔分别通过螺栓与两个连接板15的另一端连接。如此结构可以有效降低桥壳所受到地面通过悬架系统传递的挤压应力，提升桥壳寿命的同时可以实现桥壳的降重设计，为整车的重量指标控制作出显著贡献，而且由于连接板高度低于桥壳底面，可抵挡地面凸起物对桥壳的冲击。左悬架大支架1和右悬架大支架16顶部分别与左过渡支架2和右过渡支架37连接，左悬架大支架1的左过渡支架连接孔27与左过渡支架2如图5中的左悬架大支架连接孔25通过螺栓进行连接。连接后，左过渡支架2又通过左车架连接孔24与左侧的车架50内侧进行螺栓连接。左过渡支架2上还设有左侧发动机悬置安装孔26，此处连接的是发动机悬置，所用的发动机是四点悬置，前面两点悬置左右两侧对称，而左过渡支架2的孔位设计是自身前后对称的，从而可以左右侧共用一个零件，减少了对称件的数量，便于管理、方便装配的同时还可以有效降低生产成本。同样，右悬架大支架16的右过渡支架连接孔与右过渡支架37中的右悬架大支架连接孔通过螺栓进行连接。连接后，右过渡支架37又通过右车架连接孔与右侧的车架50内侧进行螺栓连接，右过渡支架37上还设有右侧发动机悬置安装孔。为了适应多种车型，通过改变与车架50连接的左过渡支架2和右过渡支架37的结构尺寸，悬架系统可以匹配不同车架尺寸与形式的车辆结构，车架的内侧面间距可以增大也可以减小，下翼面的位置可以提高也可以降低，另一种实施方式是取消左过渡支架2和右过渡支架37，左悬架大支架1和右悬架大支架16顶部直接连接到车架50下翼面上如图12所示，或者是匹配承载式车身，直接连接到车体上，仅仅改变一个零件，就可以大幅改善整套悬架系统的通用性，拓展出更多车型。
前面已经介绍完驱动桥45、车架50与第一横臂总成、第二横臂总成连接关系，接下来介绍第一横臂总成、第二横臂总成是如何完成轮边转向节9与车架50之间的传力结构连接的。第一横臂总成还包括：左上控制臂8和左下控制臂10，左上控制臂8如图9所示，左上控制臂8一端设有左上控制臂关节轴承，从而左上控制臂8的一端通过左上关节轴承连接销44上的左上悬架大支架连接孔43与左悬架大支架1上的左上控制臂关节轴承连接孔28通过螺栓进行连接，左上控制臂8另一端设有左上球头销总成46，从而左上控制臂8的另一端通过左上球头销总成46与轮边转向节9的第一端连接，如图6可以看到左上控制臂关节轴承连接孔28所形成的轴线有一定向后倾斜的角度，如此设计可以保证在遇到障碍物时，车轮轮心上跳的轨迹在向上的同时还会向后移动，形成一个避让的动作，可以有效缓解路面对车辆造成的冲击，同时由于上下控制臂不平行布置，还会有效减轻制动点头的效果。对于多轴车辆的后桥来说，结合后轮转向的设计调校，为实现一定的不足转向效果，可以取消该轴线与水平面的夹角，上下控制臂可以做成平行，对于零件孔位来说，可以在机加的时候将4个孔在一条水平线上加工即可，从而前后悬架的大支架可以采用一套模具，大幅降低成本。如图10所示，左下控制臂10一端设有左下控制臂关节轴承，从而左下控制臂10的一端通过左下关节轴承连接销49上的左下悬架大支架连接孔48与左悬架大支架1上的左下控制臂关节轴承连接孔29通过螺栓进行连接，左下控制臂10另一端设有左下球头销总成51，从而左下控制臂10另一端通过左下球头销总成51与轮边转向节9的第二端连接。
同样的，第二横臂总成还包括：右上控制臂18和右下控制臂19，右上控制臂18和右下控制臂19分别与左上控制臂8和左下控制臂10结构相同，右上控制臂18一端设有右上控制臂关节轴承，从而右上控制臂18的一端通过右上关节轴承连接销上的右上悬架大支架连接孔与右悬架大支架16上的右上控制臂关节轴承连接孔通过螺栓进行连接，右上控制臂18另一端设有右上球头销总成59，从而右上控制臂18的另一端通过右上球头销总成59与轮边转向节9的第三端连接。右下控制臂19一端设有右下控制臂关节轴承，从而右下控制臂19的一端通过右下关节轴承连接销上的右下悬架大支架连接孔与右悬架大支架16上的右下控制臂关节轴承连接孔通过螺栓进行连接，右下控制臂19另一端设有右下球头销总成14，从而右下控制臂19另一端通过右下球头销总成14与轮边转向节9的第四端连接。而轮边转向节所处的轮边总成与轮辋的连接以及轮辋与轮胎的连接不作为本发明的权利要求内容，在此不做多余描述。自此介绍完成本发明路面激励传递给轮胎的受力传递到车体的力传递结构连接。
接下来介绍一下减振装置是如何布置的，第一横臂总成还包括第一减振总成，第一减振总成包括：左弹性装置上支架4和左弹性装置，第二横臂总成还包括第二减振总成，第二减振总成包括：右弹性装置上支架17和右弹性装置，如图4所示，为减少左右对称件的模具数量，降低成本，在设计的时候将左弹性装置上支架4和右弹性装置上支架17设计成共用毛坯的方案，在生产时，根据图纸标注的孔位尺寸分别加工出左右件。左弹性装置上支架4通过螺栓固定在左侧的车架50外侧，同样的右弹性装置上支架17通过螺栓固定在右侧的车架50外侧，左弹性装置和右弹性装置结构相同，首先以左弹性装置为例说明一下，左弹性装置第一种实施方式采用弹簧减振器如图8所示，左弹簧减振器包括：左螺簧上橡胶支座36、左螺旋弹簧5、左减振器6和左螺簧底座38，左螺簧上橡胶支座36上的左弹簧上支架连接孔33与左弹性装置上支架4上的螺旋弹簧方案连接孔22通过螺栓连接在一起，左减振器6一端与左螺簧上橡胶支座36中部通过螺栓进行连接，左螺旋弹簧5套在左减振器6上，左减振器6另一端与左螺簧底座38一端通过螺纹连接，左螺簧底座38另一端设有左弹簧减振器关节轴承，因此左螺簧底座38另一端通过左弹簧减振器轴承连接销35上的左下控制臂连接孔34与左下控制臂10中的左弹簧安装孔53通过螺栓进行连接。左弹性装置第二种实施方式采用油气弹簧41如图7所示，油气弹簧41一端设有油气弹簧上关节轴承，因此，油气弹簧41一端通过油气弹簧上连接销40上的油气弹簧上支架连接孔39与左弹性装置上支架4上的油气弹簧方案连接孔23通过螺栓进行连接，油气弹簧41另一端设有油气弹簧下关节轴承，油气弹簧41另一端通过油气弹簧下连接销58上的油气弹簧连接孔42与左下控制臂10中的左弹簧安装孔53通过螺栓进行连接。右弹性装置与右弹性装置上支架17的连接方式和左弹性装置与左弹性装置上支架4的连接方式相同，右弹性装置与右下控制臂19的连接方式和左弹性装置与左下控制臂10的连接方式相同。如图4所示，左弹性装置上支架4和右弹性装置上支架17上灵活性的设计两种孔组，方便匹配不同弹簧元件的车型设计，集成化的设计对于生产成本、管理成本以及装配方便性等方面都有很大益处。弹簧减振器和油气弹簧41两种实施方式统一连接孔的尺寸，从而可以共用同一个左下控制臂10(或右下控制臂19)，有效降低成本，大幅提高通用化率。
为了实现车轮上跳的缓冲限位功能，第一减振总成还包括：左缓冲块支架3和左缓冲块7，第二减振总成还包括：右缓冲块支架60和右缓冲块61，如图11所示，左缓冲块支架3上设有左缓冲块连接螺栓孔54，左缓冲块7通过螺栓固定在左缓冲块支架3上，左缓冲块7上的左缓冲块支架上部长圆孔55、左缓冲块左侧螺栓用连接孔56、左缓冲块右侧螺栓用连接孔57通过螺栓固定在左侧的车架50外侧，结合图2和图12可以看出，左缓冲块支架3与左弹性装置上支架4共用螺栓孔，在左缓冲块支架上部长圆孔55位置，左弹性装置上支架4上对应的孔位无法在同一水平线上，同样为减少左右件模具数量，为实现左右侧共用一个零件，将左缓冲块支架上部长圆孔55做成长圆孔，以保证螺栓连接孔位通用。由于左缓冲块支架3与左弹性装置上支架4每侧只共用3颗螺栓，同样为减少左右件模具数量，为实现左右侧共用一个零件，故做出左缓冲块左侧螺栓用连接孔56与左缓冲块右侧螺栓用连接孔57分别用于左侧与右侧的连接。同样，右缓冲块支架60上设有右缓冲块连接螺栓孔，右缓冲块61通过螺栓固定在右缓冲块支架60上，右缓冲块支架60上的右缓冲块支架上部长圆孔、右缓冲块左侧螺栓用连接孔、右缓冲块右侧螺栓用连接孔通过螺栓固定在右侧的车架50外侧，右缓冲块支架60与右弹性装置上支架17也共用螺栓孔。
如图2、3所示，特设计了横向稳定杆11，横向稳定杆11安装在车架50底部，左侧横向稳定杆支架20通过螺栓固定在左侧的车架50内侧，右侧横向稳定杆支架通过螺栓固定在右侧的车架50内侧，采用左侧横向稳定杆固定架13把横向稳定杆11通过螺栓固定在左侧横向稳定杆支架20上，相应的采用右侧横向稳定杆固定架把横向稳定杆11通过螺栓固定在右侧横向稳定杆支架上。为防止独立悬架在工作中带动横向稳定杆产生的横向窜动，还在横向稳定杆11上安装了左侧横向稳定杆限位支架21和右横向稳定杆限位支架，左侧横向稳定杆限位支架21紧贴左侧横向稳定杆支架20端面，右侧横向稳定杆限位支架紧贴右侧横向稳定杆支架端面，从而抵抗横向窜动力。
横向稳定杆11一端与左侧横向稳定杆拉杆12的一端采用球头销总成进行连接，横向稳定杆11另一端与右侧横向稳定杆拉杆的一端采用球头销总成进行连接，为了可以根据该桥悬架与对应车架50的相对位置与形式，兼顾稳定杆的侧面摆动端的合理位置，一种实施方式是左侧横向稳定杆拉杆12的另一端可以与左上控制臂8的左前横向稳定杆拉杆安装孔47通过采用球头销总成进行连接，另一种实施方式是左侧横向稳定杆拉杆12的另一端可以与左下控制臂10的左后横向稳定杆拉杆安装孔52通过采用球头销总成进行连接。与前面相同，一种实施方式是右侧横向稳定杆拉杆的另一端可以与右上控制臂18的右前横向稳定杆拉杆安装孔通过采用球头销总成进行连接，另一种实施方式是右侧横向稳定杆拉杆的另一端可以与右下控制臂19的右后横向稳定杆拉杆安装孔通过采用球头销总成进行连接，这样可以有效的提升悬架系统的通用性。
本发明所涉及的关节轴承均采用免维护的关节轴承，所涉及的球头销总成均采用免维护的球头销总成，从而实现整个悬架系统的免维护，有效降低使用保养的劳动强度。免维护关节轴承采用的是非橡胶结构，是在球碗内壁涂敷自润滑的以聚四氟乙烯为主体的材料，两侧通过橡胶密封圈进行密封，防止泥水、沙尘的进入而对内壁材料进行损坏。关节轴承可实现轴向360°旋转，径向±7°的可转动角度，非常适合独立悬架控制臂与大支架的连接。与轮边转向节的连接采用的是球头销总成，可以实现64°的圆锥角旋转，满足转向轮水平旋转角度要求的同时，还能满足车轮上下跳动时的球销与球碗的角度要求，从而实现更大的悬架跳动量，提升越野平均速度的同时结合弹簧刚度与减振器阻尼的合理匹配，还能大幅提升舒适性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，其特征在于，包括：两个横臂总成，其结构相同并分别对称设置在驱动桥的两侧，所述横臂总成包括：悬架大支架、上控制臂、下控制臂及减振总成，所述悬架大支架一侧固定在所述驱动桥上，所述悬架大支架的一端与车架内侧连接，所述上控制臂的一端与所述悬架大支架另一侧的一端连接，另一端与轮边转向节的一端连接，所述下控制臂的一端与所述悬架大支架另一侧的另一端连接，另一端与所述轮边转向节的另一端连接，所述减振总成包括：弹性装置上支架和弹性装置，所述弹性装置上支架固定在所述车架外侧，所述弹性装置的一端固定在所述弹性装置上支架上，另一端与所述下控制臂中部连接。
2.根据权利要求1所述的一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，其特征在于，所述横臂总成还包括：过渡支架，所述过渡支架一端固定在所述悬架大支架的一端部，另一端固定在所述车架内侧。
3.根据权利要求书1或2所述的一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，还包括连接板，其设置在所述驱动桥底部，所述连接板端部固定在所述悬架大支架的另一端部。
4.根据权利要求1或2所述的一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，其特征在于，所述弹性装置为油气弹簧或弹簧减振器。
5.根据权利要求4所述的一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，其特征在于，所述减振总成还包括：缓冲块支架和缓冲块，所述缓冲块支架固定在所述车架外侧并与所述弹性装置上支架相邻，所述缓冲块固定在所述缓冲块支架上与所述上控制臂相对应。
6.根据权利要求书1或2所述的一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，其特征在于，还包括：横向稳定杆和横向稳定杆拉杆，所述横向稳定杆固定在所述车架底部，两根所述横向稳定杆拉杆分别与所述横向稳定杆的两端连接。
7.根据权利要求书6所述的一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，其特征在于，两根所述横向稳定杆拉杆的另一端分别与所述上控制臂一侧连接。
8.根据权利要求书7所述的一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，其特征在于，两根所述横向稳定杆拉杆的另一端分别与所述下控制臂一侧连接。
9.根据权利要求书7或8所述的一种全轮转向越野车的双横臂独立悬架，其特征在于，所述横臂总成还包括横向稳定杆限位支架，两个所述横向稳定杆限位支架分别对称套设在所述横向稳定杆上并靠近所述车架内部两侧。
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