CN113665307A - 一种扭力梁悬架、扭转刚度的调节方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种扭力梁悬架、扭转刚度的调节方法及车辆，包括两个纵臂、横梁和调节机构，其中两个纵臂间隔设置，并用于和下车体连接；横梁设置在两个纵臂之间，并且其两端均与纵臂转动连接；调节机构设置在纵臂或者下车体上，并与横梁相连接，调节机构用于驱动横梁绕过横梁截面中心的轴线旋转。通过以上的设置在保证扭力梁剪切中心高度不变，即近似等于扭力梁悬架侧倾中心高度不变的情况下，横梁的两端与纵臂转动连接，并配合调节机构，驱动横梁转动，从而可使横梁的开口方向的位置可以进行调整，进而可以根据驾驶人员的需求利用调节机构可进行调整至所需要的扭转刚度，实现车辆横梁扭转刚度的动态调节。

Description

一种扭力梁悬架、扭转刚度的调节方法及车辆

技术领域

本申请涉及车辆悬架技术领域，特别涉及一种扭力梁悬架、扭转刚度的调节方法及车辆。

背景技术

目前扭力梁作为一种简易的悬架系统，具有结构简单、成本低、布置空间小等优点，广泛应用于车辆后悬架中；其中扭转刚度是扭力梁最重要的性能参数之一，扭转刚度与悬架系统中弹簧刚度、衬套刚度、横梁的开口方向等共同决定了车辆的操控稳定性与驾乘舒适性。

在一些相关技术中，常见的横梁开口方向有正上、正下、正前及正后，横梁的不同开口方向对应的扭转刚度呈现出正上、正下、正后、正前依次递减的趋势，因此在生产过程中根据需要进行选择横梁开口方向，以满足车辆的操控稳定性需求，但是存在以下问题：

(1)由于车辆驾乘过程中的行驶环境多变，为提高驾乘的舒适性，需要改变横梁的开口方向，以获得不同的扭转刚度，但传统横梁常采用焊接的连接方式与纵臂进行连接，一方面，为获得不同的扭转刚度需要重新开发横梁，进行适配焊接，增加了成本；另外一方面，无法根据行驶环境实现车辆横梁扭转刚度的动态调节。

发明内容

本申请实施例提供一种扭力梁悬架、扭转刚度的调节方法及车辆，以解决相关技术中传统横梁常采用焊接的连接方式与纵臂进行连接，无法根据行驶环境进行调节扭转刚度的问题。

第一方面，提供了一种扭力梁悬架，其包括：

两个纵臂，其间隔设置，并用于和下车体连接；

横梁，其设置在两个所述纵臂之间，并且其两端均与所述纵臂转动连接；

调节机构，其设置在所述纵臂或下车体上，并与所述横梁相连接，所述调节机构用于驱动所述横梁绕过所述横梁截面中心的轴线旋转。

一些实施例中，所述调节机构包括：

连接部件，一端与所述横梁的端部连接，另一端沿所述轴线延伸，并与所述纵臂转动连接；

驱动部件，其与所述连接部件传动连接，并驱动所述连接部件旋转。

一些实施例中，所述纵臂包括沿所述横梁长度方向依次分布的第一壁体和第二壁体，所述第一壁体位于所述横梁和第二壁体之间，所述第一壁体和第二壁体之间形成安装空间；

所述连接部件穿过所述第一壁体，并转动连接在第二壁体上；

所述驱动部件安装于所述安装空间内。

一些实施例中，所述连接部件包括：

第一连接座，其与所述纵臂连接；

第二连接座，其一端与所述横梁连接，另一端连接有连接器；

传动轴，其一端转动连接在第一连接座上，另一端可拆连接在连接器上。

一些实施例中，沿所述横梁朝向所述纵臂的方向，所述第二连接座的横截面积逐渐减小。

一些实施例中，所述驱动部件包括：

蜗轮蜗杆结构，其蜗轮部分安装在所述连接部件上；

步进电机，其输出端与所述蜗轮蜗杆结构的蜗杆部分连接。

一些实施例中，还包括与所述调节机构信号连接的控制装置，用于控制所述横梁的转动。

第二方面，提供了一种车辆，其具有上述的扭力梁悬架。

第三方面，提供了一种扭力梁悬架扭转刚度的调节方法，包括以下步骤：

提供如权利要求-任一所述的扭力梁悬架，并安装在车辆上；

利用整车坐标系，确定所述横梁的开口在当前驾驶模式时的初始坐标；

确定所述横梁的开口在目标驾驶模式下的目标坐标；

基于所述初始坐标和目标坐标，获取所述横梁需要旋转的角度值和旋转方向；

通过调节机构，按照所述旋转方向，驱动所述横梁旋转所述角度值。

一些实施例中，驱动所述横梁旋转所述角度值，包括以下步骤：

先以第一速度旋转第一角度值；

再以第二速度旋转第二角度值；其中所述第一速度大于第二速度，所述第一角度值大于第二角度值，且所述第一角度值与第二角度值之和等于所述角度值；或

以第三速度和第三角度值旋转若干次，其中每次旋转的第三角度值相同，第三速度相同，且每次转动的第三角度值之和等所述角度值。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种扭力梁悬架、扭转刚度的调节方法及车辆，由于横梁的两端与纵臂是转动连接的，并配合调节机构，驱动横梁绕过横梁截面中心的轴线转动设定角度，通过以上的设置在保证扭力梁剪切中心高度不变，即近似等于扭力梁悬架侧倾中心高度不变的情况下，配合调节机构驱动横梁转动，从而可使横梁的开口方向的位置可以进行调整，进而可以根据驾驶人员的需求利用调节机构可进行调整至所需要的扭转刚度，实现车辆横梁扭转刚度的动态调节，因此，实现动态调节，提高了驾乘的舒适性。再者不需要重新开发横梁，进行适配焊接，只需要进行旋转横梁即可，减少成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的扭力梁悬架的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的调节机构、横梁和纵臂连接的示意图；

图3为本申请实施例提供的横梁和纵臂连接的示意图；

图4为本申请实施例提供的连接部件和纵臂连接的剖面示意图；

图5为本申请实施例提供的横梁开口在不同驾驶模式的坐标位置示意图。

图中：1、纵臂；10、第一壁体；11、第二壁体；12、安装空间；2、横梁；3、调节机构；30、连接部件；300、第一连接座；301、传动轴；302、第二连接座；303、连接器；31、驱动部件；310、蜗轮蜗杆结构；311、步进电机。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种扭力梁悬架、扭转刚度的调节方法及车辆，以解决相关技术中传统横梁常采用焊接的连接方式与纵臂进行连接，无法根据行驶环境进行调节扭转刚度的问题。

请参阅图1、图2和图3，一种扭力梁悬架，其包括：两个纵臂1、横梁2和调节机构3，其中两个纵臂1间隔设置，并用于和下车体连接；横梁2设置在两个纵臂1之间，并且其两端均与纵臂1转动连接；调节机构3设置在纵臂1或者下车体上，并与横梁2相连接，调节机构3用于驱动横梁2绕过横梁2截面中心的轴线旋转，从而改变横梁2的开口位置。

通过以上的设置在保证扭力梁剪切中心高度不变，即近似等于扭力梁悬架侧倾中心高度不变的情况下，横梁2的两端与纵臂转动连接，并配合调节机构3，驱动横梁2转动，从而可使横梁2的开口方向的位置可以进行调整，进而可以根据驾驶人员的需求利用调节机构3可进行调整至所需要的扭转刚度，实现车辆横梁扭转刚度的动态调节。

再者不需要重新开发横梁，进行适配焊接，只需要进行旋转横梁即可，减少成本。

在一些优选的实施例中，对调节机构4进行了以下的设置：

调节机构3包括连接部件30和驱动部件31，连接部件30的一端与横梁2的端部连接，另一端沿横梁2的轴线延伸，并与纵臂1转动连接；驱动部件31与连接部件30传动连接，并驱动连接部件30旋转。

其中连接部件30和驱动部件31形成的调节机构的数量可以是两个，也可以是一个：

调节机构3的数量为一个时，横梁2一端的端部固定连接连接部件30，通过连接部件30与其中一个纵臂1转动连接，另一端的端部穿设纵臂1，并与另一个纵臂1转动连接。

调节机构3的数量为两个时，连接部件30的数量为两个分别固定连接在横梁2的两端，横梁2的两端通过连接部件30与两个纵臂1转动连接。

进一步的，如图4所示，考虑到调节机构3对下车体空间的占用，以及横梁2和纵臂1的连接稳定性，进行了以下的设置：

纵臂1包括沿横梁2长度方向依次分布的第一壁体10和第二壁体11，第一壁体10位于横梁2和第二壁体11之间，第一壁体10和第二壁体11之间形成安装空间12。

在连接时，连接部件30穿过第一壁体10，并转动连接在第二壁体11上；驱动部件31安装于安装空间12内。

通过以上的设置，驱动部件31和连接部件30的大部分位于纵臂1的安装空间12内，不会占用到下车体的安装空间；即在纵臂1上开设供连接部件30转动和连接的槽孔，以上的连接形式也相对稳定。

应当理解的是，采用这一结构的设置，驱动部件31的输出端要设置成与连接部件30垂直并传动连接。

进一步的，由于横梁2以及调节机构3的使用寿命的影响，需要进行更换拆卸，为便于安装和拆卸进行了以下的设置：

连接部30包括第一连接座300、第二连接302、传动轴301和连接器303，其中第一连接座300与纵臂的第二壁体11连接；第二连接座302的一端与横梁2连接，另一端连接有连接器303；传动轴303的一端转动连接在第一连接座300上，另一端穿设安装空间12和第一壁体10可拆卸的连接在连接器303上。

通过连接器303可以使横梁2和连接部30可拆卸连接，连接器303可为联轴器。

为匹配以上的设置，纵臂1也要进行相应的设置，即在第二壁体11上开设连接孔，在纵臂1上设置与沿横梁2长度方向垂直的安装槽孔，用于安装并通过驱动部件31。

进一步的，对于第二连接302进行了以下的设置：

沿横梁2朝向纵臂1的方向，第二连接座302的横截面积逐渐减小，也可以是如图2中所示的锥形，此种设计可以使横梁2和第二连接座302之间的受力可均匀分布，并且提高连接强度。

在一些优选的实施例中，对驱动部件31进行了以下的设置：

驱动部件31包括蜗轮蜗杆结构310和步进电机311，其中蜗轮部分安装在连接部件30的传动轴303上，步进电机311输出端与蜗轮蜗杆结构310的蜗杆部分连接。

此种设置利用了蜗轮蜗杆结构310的自锁性能，防止横梁2到位后产生晃动，并且其中步进电机311可进行编程控制，步进电机311是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，从可以准确的控制横梁2的转动，提高到位精度。

在一些优选的实施例中，扭力梁悬架还包括与调节机构3信号连接的控制装置，控制装置用于控制步进电机311，进而控制横梁2的转动，控制装置可为车辆ECU，当驾驶员给车辆ECU输入不同的模式指令后，ECU控制进电机311带动横梁旋转不同的角度，使扭转刚度发生变化，从而改变车辆的操控稳定性与驾乘舒适性。

本申请还出了一种车辆，其包括上述的扭力梁悬架，从而使该车辆的扭力梁的扭转刚度可以进行动态的调节，从而改变车辆的操控稳定性与驾乘舒适性。

本申请还提出了一种扭力梁悬架扭转刚度的调节方法，其包括以下步骤：

首先提供上述的扭力梁悬架，并安装在车辆上；

利用整车坐标系，确定横梁2的开口在当前驾驶模式时的初始坐标；

确定横梁2的开口在目标驾驶模式下的目标坐标；

基于初始坐标和目标坐标，获取横梁2需要旋转的角度值和旋转方向；

通过调节机构3，按照旋转方向，驱动横梁2旋转角度值。

按照以上的步骤，进行不同驾驶模式的调节，在调节时，可以看作是调节机构3在整车坐标系的X轴和Z轴形成的平面内，以Y轴为中心的转动横梁2，以使开口到达不同驾驶模式对应的目标坐标，以改变车辆的操控稳定性与驾乘舒适性。

其中驾驶模式中横梁2开口对应的状态如图5所示：

S1、正常模式，横梁2的开口与整车坐标系下的X轴正方向和Z轴负方向呈45°夹角。

S2、舒适模式，横梁2的开口与整车坐标系下的X轴负方向同向。

S3、运动模式，横梁2的开口与整车坐标系下Z轴正方向同向。

在一些优选的实施例中，对驱动横梁2旋转角度值的具体步骤有如下的两种：

第一种，先以第一速度旋转第一角度值；

再以第二速度旋转第二角度值；其中所述第一速度大于第二速度，所述第一角度值大于第二角度值，且所述第一角度值与第二角度值之和等于所述角度值。

此种方方式，可以快速进行模式之间的转换调节，并保证横梁2的到位转动精度。

第二种，以第三速度和第三角度值旋转若干次，其中每次旋转的第三角度值相同，第三速度相同，且每次转动的第三角度值之和等所述角度值。

其中对第二种形式进行详细的说明，在转动速度相同的情况下，即在车辆ECU控制步进电机311的控制器发出的每一个高低脉冲信号下，步进电机311控制横梁2旋转45°，步进电机311的控制器的定义的旋转方向为顺时针转动。

1、车辆初始的模式为“正常”，当需要调整至“舒适”时，步进电机311的控制器释放3个脉冲信号，控制横梁2顺时针旋转135°。

2.车辆初始的模式为“正常”，当需要调整至“运动”时，步进电机311的控制器释放5个脉冲信号，控制横梁2顺时针旋转225°。

3.车辆初始的模式为“舒适”，当需要调整至“运动”时，步进电机311的控制器释放2个脉冲信号，控制横梁2顺时针旋转90°。

4.车辆初始的模式为“舒适”，当需要调整至“正常”时，步进电机311的控制器释放5个脉冲信号，控制横梁2顺时针旋转225°。

5.车辆初始的模式为“运动”，当需要调整至“正常”时，步进电机311的控制器释放3个脉冲信号，控制横梁2顺时针旋转135°。

6.车辆初始的模式为“运动”，当需要调整至“舒适”时，步进电机311的控制器释放6个脉冲信号，控制横梁2顺时针旋转270°。

应当理解的是，上述给出的数值并不唯一，只是便于进行实施例的说明进行给出的实例数据。

本申请的原理：

(1)通过以上的设置在保证扭力梁剪切中心高度不变(近似等于扭力梁悬架侧倾中心高度不变)的情况下，横梁2的两端与纵臂转动连接，并配合调节机构，驱动横梁2转动，从而可使横梁2的开口方向的位置可以进行调整，进而实现横梁扭转刚度变化，以适应不同的驾驶需求。再者不需要重新开发横梁，进行适配焊接，只需要进行旋转横梁即可，减少成本；另外，可以根据驾驶人员的需求利用调节机构3可进行调整至所需要的扭转刚度，实现车辆横梁扭转刚度的动态调节。

(2)驱动部件31和连接部件30的大部分位于纵臂1的安装空间12内，不会占用到下车体的安装空间；即在纵臂1上开设供连接部件30转动和连接的槽孔，以上的连接形式也相对稳定。

(3)由于连接部30包括第一连接座300、第二连接302、传动轴301和连接器303，便于进行拆卸和更换横梁2.

(4)采用步进电机311及蜗轮蜗杆结构300的组合，使调节机构3具有自锁性，可保证横梁2旋转后的稳定可靠。

(5)利用整车坐标系，确定横梁2的开口在当前驾驶模式时的初始坐标；确定横梁2的开口在目标驾驶模式下的目标坐标；基于初始坐标和目标坐标，获取横梁2需要旋转的角度值和旋转方向；通过调节机构3，按照旋转方向，驱动横梁2旋转角度值，通过以上的步骤便于进行驾驶模式的快速准确更换。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种扭力梁悬架，其特征在于，其包括：

两个纵臂(1)，其间隔设置，并用于和下车体连接；

横梁(2)，其设置在两个所述纵臂(1)之间，并且其两端均与所述纵臂(1)转动连接；

调节机构(3)，其设置在所述纵臂(1)或下车体上，并与所述横梁(2)相连接，所述调节机构(3)用于驱动所述横梁(2)绕过所述横梁(2)截面中心的轴线旋转。

2.如权利要求1所述的扭力梁悬架，其特征在于，所述调节机构(4)包括：

连接部件(30)，一端与所述横梁(2)的端部连接，另一端沿所述轴线延伸，并与所述纵臂(1)转动连接；

驱动部件(31)，其与所述连接部件(30)传动连接，并驱动所述连接部件(30)旋转。

3.如权利要求2所述的扭力梁悬架，其特征在于：

所述纵臂(1)包括沿所述横梁(2)长度方向依次分布的第一壁体(10)和第二壁体(11)，所述第一壁体(10)位于所述横梁(2)和第二壁体(11)之间，所述第一壁体(10)和第二壁体(11)之间形成安装空间(12)；

所述连接部件(30)穿过所述第一壁体(10)，并转动连接在第二壁体(11)上；

所述驱动部件(31)安装于所述安装空间(12)内。

4.如权利要求2所述的扭力梁悬架，其特征在于，所述连接部件(30)包括：

第一连接座(300)，其与所述纵臂(1)连接；

第二连接座(302)，其一端与所述横梁(2)连接，另一端连接有连接器(303)；

传动轴(301)，其一端转动连接在第一连接座(300)上，另一端可拆连接在连接器(303)上。

5.如权利要求4所述的扭力梁悬架，其特征在于：

沿所述横梁(2)朝向所述纵臂(1)的方向，所述第二连接座(302)的横截面积逐渐减小。

6.如权利要求2所述的扭力梁悬架，其特征在于，所述驱动部件(31)包括：

蜗轮蜗杆结构(310)，其蜗轮部分安装在所述连接部件(30)上；

步进电机(311)，其输出端与所述蜗轮蜗杆结构(310)的蜗杆部分连接。

7.如权利要求1所述的扭力梁悬架，其特征在于：

还包括与所述调节机构(3)信号连接的控制装置，用于控制所述横梁(2)的转动。

8.一种车辆，其特征在于，其具有如权利要求1-6任一所述的扭力梁悬架。

9.一种扭力梁悬架扭转刚度的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如权利要求1-7任一所述的扭力梁悬架，并安装在车辆上；

利用整车坐标系，确定所述横梁(2)的开口在当前驾驶模式时的初始坐标；

确定所述横梁(2)的开口在目标驾驶模式下的目标坐标；

基于所述初始坐标和目标坐标，获取所述横梁(2)需要旋转的角度值和旋转方向；

通过调节机构(3)，按照所述旋转方向，驱动所述横梁(2)旋转所述角度值。

10.如权利要求9所述的扭力梁悬架扭转刚度的调节方法，其特征在于，驱动所述横梁(2)旋转所述角度值，包括以下步骤：

先以第一速度旋转第一角度值；

再以第二速度旋转第二角度值；其中所述第一速度大于第二速度，所述第一角度值大于第二角度值，且所述第一角度值与第二角度值之和等于所述角度值；或

以第三速度和第三角度值旋转若干次，其中每次旋转的第三角度值相同，第三速度相同，且每次转动的第三角度值之和等所述角度值。

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