专利名称：一种带有2-rrr伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车悬架系统，特别涉及一种用于空间多连杆独立悬架系统上的带有 2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架。
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。独立悬架左右车轮各自“独立”地与车身或车架相连或构成断开式车桥。此外，还有一种特点介于非独立悬架与独立悬架之间的半独立悬架。非独立悬架缺点明显，比如左右车轮跳动互相影响、非悬挂质量较大等，已经不能够满足当今汽车行驶平顺性和操纵稳定性方面的要求，因此独立悬架得到了很大的发展。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在悬架弹性元件一定的变形范围内，两侧车轮可以独立运动，而互不影响，这样在不平道路上行驶时可以减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象，提升了汽车直线行驶能力，保证了良好的操纵稳定性。②减少了汽车非簧载质量。在非独立悬架情况下，整个车桥和车轮都属于非簧载质量部分。在独立悬架情况下，对驱动桥而言，由于主减速器，差速器及其外壳都固定在车架上， 成了簧载质量；对转向桥而言，它仅具有转向主销和转向节，而中部的整体梁不再存在。所以采用独立悬架时，非簧载质量包括车轮质量和悬架系统中的一部分零件的全部或部分质量，显然比用非独立悬架时非簧载质量要小得多。在道路条件和车速相同时非簧载质量愈小，则悬架所受到的冲击载荷愈小，故采用独立悬架可以提高汽车行驶平顺性和轮胎的接地性能。③采用断开式车桥时，发动机总成的位置便可以降低和前移使汽车重心下降，提高了汽车行驶稳定性。同时给予车轮较大的上下运动空间，因而可以将悬架刚度设计得较小， 使车身振动频率降低，以改善行驶平顺性。④易于实现驱动轮转向。以上优点使独立悬架被广泛地应用在现代汽车上，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也采用了独立悬架。目前，在汽车上应用最广泛的独立悬架主要有双横臂独立悬架、麦弗逊独立悬架和多连杆独立悬架。双横臂独立悬架的突出优点是设计灵活，但是采用该悬架的汽车车轮跳动时车轮定位参数和轮距变化较大，降低了汽车直线行驶能力，导致操纵稳定性较差，同时轮胎磨损严重。麦弗逊悬架的的优点是结构简单，节省空间，且车轮跳动过程中其轮距、 前束及车轮外倾等定位参数变化不大，减轻了轮胎磨损，也使得汽车具有较好的操纵稳定性，但是其可设计性较差，而且减震器的活塞杆与导向套之间存在摩擦力，使得悬架的动刚度增加，弹性特性变差，尤其在小位移时这一影响更加显著。多连杆独立悬架的优点主要是能够保证车轮跳动时车轮定位参数变化很小，但是其设计灵活性差，对连杆结构参数非常敏感，加工制造精度要求高，装配调整困难，目前主要应用在中高档轿车。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的异常磨损。如何能够保证车轮跳动时车轮的定位参数不会发生变化是独立悬架创新设计中的一个重点和难点。清华大学赵景山等曾提出三种能够用于汽车悬架的直线导引机构，参见1.赵景山，褚福磊.竖向平移式空间多连杆独立悬架[P]·中国专利200610113114. 2， 2007-2-28.2.赵景山，赵盛，冯之敬，褚福磊.一种能够保持车轮定位参数不变的后独立悬架[P].中国专禾U =200910001094. 3,2009-7-8.3.赵景山，王建宜.空间多连杆叉车举升导引机构[P]·中国专利:200910085582.7,2009-11-4.。上述专利12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弯曲刚度较差；专利3
中悬架支链为RPR运动链，具有较好的各向刚度，其中的移动副加工困难，加工成本高昂， 且精度难以保证。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的不足，提供一种可用于汽车独立悬架系统上的带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导弓I独立悬架。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括车身，弹簧减震器系统和转向节；弹簧减震器系统分别与转向节和车身联接；转向节通过轮毂单元与车轮联接，还包括有四条悬架支链，分别是构成上侧悬架支链的上侧第一条悬架支链、上侧第二条悬架支链，构成下侧悬架支链的下侧第一条悬架支链、下侧第二条悬架支链；所述悬架支链均包括内侧长连杆、外侧短连杆和具有伸缩补偿功能的2-RRR机构。作为优选，所述的2-RRR机构包括两条RRR运动链、内侧固定座、外侧固定座和导向杆；所述RRR运动链包括悬架支链内侧连杆联接连杆和悬架支链外侧连杆联接连杆，悬架支链内侧连杆联接连杆与内侧固定座间通过转动副联接，悬架支链内侧连杆联接连杆与悬架支链外侧连杆联接连杆间通过转动副联接，悬架支链外侧连杆联接连杆与外侧固定座间通过转动副联接。作为优选，所述导向杆为一圆杆，与内侧固定座通过螺纹联接，与外侧固定座间隙配合。作为优选，所述的2-RRR机构作为整体形成一个2-RRR部件，通过螺栓连接或者焊接与内侧长连杆和外侧短连杆联接，所述内侧长连杆与外侧短连杆均为空心圆杆。作为优选，所述上侧悬架支链中转动副Ai (i = 1,2)和转动副&(1 = 1,2)的轴线均垂直于连线AiBiG = 1,2)所在的铅垂平面；所述下侧悬架支链中转动副Ci (i = 1,2)和转动副Di (i = 1,2)的轴线均垂直于连线CiDiG = 1,2)所在的铅垂平面；所述上侧第一条悬架支链、上侧第二条悬架支链所确定的两个铅垂平面的交线与下侧第一条悬架支链、下侧第二条悬架支链所确定的两个铅垂平面的交线重合或者平行。本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果相对于传统独立悬架，本发明提供的带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，可以实现车轮的外倾角、 主销内倾角和后倾角、车轮前束(后束)、左右轮距以及前后轴距等定位参数在车轮上下跳动过程中能够始终保持不变，从而有效降低了轮胎的磨损，并能够有效地提高汽车的操纵稳定性、行驶平顺性以及乘坐的舒适性；相对于已有的专利发明，本发明提供的带有2-RRR 伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架的四条悬架支链加工制造容易，具有较好的各向刚度；同时，其结构与现有的双横臂独立悬架相似，具有结构简单，可设计性强，装配调整方便等突出优点。
图1是本发明的结构示意图。图2是本发明的悬架支链的结构示意图。图3是本发明的俯视结构示意图。图4是本发明的悬架支链2-RRR机构结构示意图。图5是本发明的2-RRR机构中RRR运动链机构原理图。图6是本发明的悬架支链外侧短连杆结构示意图。图7是本发明的悬架支链内侧长连杆结构示意图。图8是本发明的悬架支链2-RRR机构中内侧固定座结构示意图。图9是本发明的悬架支链2-RRR机构中连杆结构示意图。图10是本发明的悬架支链2-RRR机构中连杆结构示意图。图11是本发明的悬架支链2-RRR机构中外侧固定座结构示意图。图12是本发明的悬架支链2-RRR机构中导向杆结构示意图。图13是RRR运动链与RPR运动链机构原理图。图14是本发明的悬架支链机构原理示意图。图15是本发明的上下跳行程机构原理示意图。附图中的标号分别为1、车身；2、弹簧减震系统；3、转向节；4a、上侧第一条悬架支链；4b、上侧第二条悬架支链；4c、下侧第一条悬架支链；4d、下侧第二条悬架支链；5、内侧长连杆；6、内侧固定座；7a、悬架支链内侧连杆联接连杆；7b、悬架支链外侧连杆联接连杆；8、导向杆；9、外侧固定座；10、外侧短连杆。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构、原理及具体实施方式
作进一步的说明。图1是本发明提供的带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架结构示意图。该独立悬架包括车身1，弹簧减震器系统2和转向节3 ；所述弹簧减震器系统2分别与转向节3和车身1联接；所述转向节3通过轮毂单元与车轮联接。该独立悬架还包括四条悬架支链，分别是上侧第一条悬架支链4a，上侧第二条悬架支链4b，下侧第一条悬架支链4c，下侧第二条悬架支链4d(如图2所示)；所述悬架支链均包括内侧长连杆5 (如图7 所示)、外侧短连杆10(如图6所示)和具有伸缩补偿功能的2-RRR机构(如图4所示)； 所述2-RRR机构包括两条RRR运动链、内侧固定座6 (如图8所示)、外侧固定座9 (如图11 所示)和导向杆8(如图12所示)；所述RRR运动链包括悬架支链内侧连杆联接连杆7a(如图9所示)和悬架支链外侧连杆联接连杆7b (如图10所示)，悬架支链内侧连杆联接连杆 7a与内侧固定座6通过转动副联接，悬架支链内侧连杆联接连杆7a与悬架支链外侧连杆联接连杆7b通过转动副联接，悬架支链外侧连杆联接连杆7b与外侧固定座9通过转动副联接；所述导向杆8为一圆杆，与内侧固定座6通过螺纹联接，与外侧固定座9间隙配合；所述的2-RRR机构作为整体形成一个2-RRR部件，通过螺栓联接或者焊接与内侧长连杆5和外侧短连杆10联接；所述上侧悬架支链中转动副Ai (i = 1,2)和转动副Bi (i = 1,2)的轴线均垂直于连线AiBiG = 1,2)所在的铅垂平面；所述下侧悬架支链中转动副Ci (i = 1,2)和转动副Di (i = 1,2)的轴线均垂直于连线CiDiG = 1,2)所在的铅垂平面；所述上侧两条悬架支链所确定的两个铅垂平面的交线与下侧两条悬架支链所确定的两个铅垂平面的交线重合或者平行。为了合理改变悬架行程，本发明提供的带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架的具体实施方案是所述的2-RRR运动链中，悬架支链内侧连杆联接连杆7a和悬架支链外侧连杆联接连杆7b长度可以根据悬架行程设计。为了减轻悬架支链重量，本发明提供的带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架的具体实施方案是所述内侧长连杆5与外侧短连杆10均为空心圆杆。图4是本发明提供的空间多连杆直线导引悬架机构中2-RRR机构结构示意图， 2-RRR机构使得悬架支链只具有沿轴向伸缩移动自由度，该特征是保证本发明所提供的独立悬架具有直线导引功能的关键要点之一。因此，我们首先分析该2-RRR机构能够保持这种特征的运动学原理。这里以上侧第一条悬架支链如为例，对2-RRR机构的运动学原理进行分析。首先建立坐标系O1XiyiZ1，以轴线O1A与转动副Ep E2轴线所在的平面的交点为坐标原点0l，Zl轴沿交轴线O1O2方向，X1轴垂直于转动副E1的轴线，根据右手螺旋法则可以得到Y1轴，如图4所示。该机构中第一条RRR运动链的机构原理图如图5所示，设转动副E1 到坐标原定的距离为I1，连杆7a长为I2，连杆7b长为I3，连杆7a与Z1轴夹角为θ。则第一条RRR运动链的三个转动副中心在坐标系0lXlylZl中的坐标为Eid1 0 0)；F1Q^l2Sineo I2C0s θ )；G1^I1 0 I2 cos θ + ^Z32 - Z22 sin2 θ )；根据赵景山，冯之敬，褚福磊.机器人机构自由度分析理论[M].北京科学出版社，2009.提出的机构自由度的分析理论，可以写出第一条RRR运动链E1F1G1的运动螺旋系为$mGi = $Ρι 5Gi] (1)其中& =(0 1 0 0 0 lx)T
权利要求
1.一种带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，包括车身(1)，弹簧减震器系统⑵和转向节⑶；弹簧减震器系统⑵分别与转向节⑶和车身⑴联接；转向节 (3)通过轮毂单元与车轮联接，其特征在于还包括有四条悬架支链，分别是构成上侧悬架支链的上侧第一条悬架支链(如)、上侧第二条悬架支链(4b)，构成下侧悬架支链的下侧第一条悬架支链(4c)、下侧第二条悬架支链Gd)；所述悬架支链均包括内侧长连杆(5)、外侧短连杆(10)和具有伸缩补偿功能的2-RRR机构。
2.根据权利要求1所述的带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，其特征在于所述的2-RRR机构包括两条RRR运动链、内侧固定座(6)、外侧固定座(9)和导向杆(8)；所述RRR运动链包括悬架支链内侧连杆联接连杆(7a)和悬架支链外侧连杆联接连杆(7b)，悬架支链内侧连杆联接连杆(7a)与内侧固定座(6)间通过转动副联接，悬架支链内侧连杆联接连杆(7a)与悬架支链外侧连杆联接连杆(7b)间通过转动副联接，悬架支链外侧连杆联接连杆(7b)与外侧固定座(9)间通过转动副联接。
3.根据权利要求2所述的带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，其特征在于所述导向杆(8)为一圆杆，与内侧固定座(6)通过螺纹联接，与外侧固定座(9)间隙配合。
4.根据权利要求1或2或3所述的带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，其特征在于所述的2-RRR机构作为整体形成一个2-RRR部件，通过螺栓连接或者焊接与内侧长连杆(5)和外侧短连杆(10)联接，所述内侧长连杆(5)与外侧短连杆(10)均为空心圆杆。
5.根据权利要求1所述的带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，其特征在于所述上侧悬架支链中转动副Ai和转动副Bi的轴线均垂直于连线AiBi所在的铅垂平面；所述下侧悬架支链中转动副Ci和转动副Di的轴线均垂直于连线CiDi所在的铅垂平面；所述上侧第一条悬架支链(如)、上侧第二条悬架支链Gb)所确定的两个铅垂平面的交线与下侧第一条悬架支链(4c)、下侧第二条悬架支链Gd)所确定的两个铅垂平面的交线重合或者平行。
全文摘要
本发明涉及一种带有2-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，包括车身，弹簧减震器系统和转向节；弹簧减震器系统分别与转向节和车身联接；转向节通过轮毂单元与车轮联接，还包括有四条悬架支链，分别是构成上侧悬架支链的上侧第一条悬架支链、上侧第二条悬架支链，构成下侧悬架支链的下侧第一条悬架支链、下侧第二条悬架支链；所述悬架支链均包括内侧长连杆、外侧短连杆和具有伸缩补偿功能的2-RRR机构。本发明的有益效果为实现车轮的外倾角、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能够始终保持不变，同时，具有结构简单，可设计性强，装配调整方便等突出优点。
文档编号B60G3/01GK102555711SQ20111044929
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者冯之敬, 刘向, 张严, 张 杰, 资小林, 赵景山 申请人:万向集团公司, 浙江万向系统有限公司