专利名称：带有3-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：
本实用新型涉及一种汽车悬架系统，尤其是一种带有3-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一、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。二、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。三、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。四、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RI3R运动链，具有较好的各向刚度，但RI3R运动链由于存在移动副而导致移动副处滑动摩擦较大，不适合用作悬架导引机构。
发明内容本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种可用于汽车独立悬架系统的带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，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，从而提高汽车的操纵稳定性、行驶平顺性以及乘坐的舒适性，并能够有效降低轮胎的磨损。同时，在具有较强的可实施性的前提下，能够保证该独立悬架具有较大各向刚度，尽可能减小受载变形。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案这种带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，包括车轮，车身或车架，弹簧减震器系统和转向节，所述转向节通过轮毂单元与车轮联接，弹簧减震器系统通过球头副分别与转向节和车身或车架联接，还包括四条悬架支链，分别是上侧第一条悬架支链，上侧第二条悬架支链，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连杆、外侧连杆和三条相同的由三个转动副构成的RRR运动链，简称3-RRR机构，且三条相同的RRR运动链沿悬架支链轴线呈 120°对称分布；所述RRR运动链包括第一连杆和第二连杆，第一连杆与内侧连杆通过第一运动链转动副联接，第一连杆与第二连杆通过第二运动链转动副联接，第二连杆与外侧连杆通过第三运动链转动副联接；所述上侧第一条悬架支链和上侧第二条悬架支链分别通过第一转动副和第二转动副与车身或车架联接，以及分别通过第三转动副和第四转动副与转向节联接，所述下侧第一条悬架支链和下侧第二条悬架支链分别通过第五转动副和第六转动副与车身或车架联接，以及分别通过第七转动副和第八转动副与转向节联接；所述上侧悬架支链中第一转动副和第三转动副的轴线均垂直于连线A1B1所在的铅垂平面，第二转动副和第四转动副的轴线均垂直于连线AJ2所在的铅垂平面，所述下侧悬架支链中第五转动副和第七转动副的轴线均垂直于连线C1D1所在的铅垂平面，第六转动副和第八转动副的轴线均垂直于连线C2A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；所述的上侧第一条悬架支链和上侧第二条悬架支链关于过上述交线且平行于车轮轴线的铅垂平面对称，所述的下侧第一条悬架支链和下侧第二条悬架支链关于过上述交线且平行于车轮轴线的铅垂平面对称。作为优选，为了合理改变悬架行程及悬架受力情况，所述的3-RRR运动链中，第一连杆和第二连杆长度可以根据悬架行程设计，且3-RRR机构增加一条或者多条RRR运动链， 且每条RRR运动链沿悬架支链轴线对称分布。作为优选，所述的3-RRR机构与第一运动链转动副和第三运动链转动副作为整体形成一个3-RRR部件，该3-RRR部件通过螺栓连接或者焊接等其它固定连接方式与内侧连杆和外侧连杆联接。作为优选，所述的悬架机构增加一个或多个悬架支链，加入的悬架支链所在的铅垂平面与其他悬架支链所在的铅垂平面交线重合或者平行。作为优选，为了提高悬架的构型稳定性和提高承载能力，所述上侧第一条悬架支链所在的铅垂平面和上侧第二条悬架支链所在的铅垂平面的夹角与下侧第一条悬架支链所在的铅垂平面和下侧第一条悬架支链所在的铅垂平面的夹角不相等；所述上侧第一条悬架支链或上侧第二条悬架支链在水平面上投影的距离与下侧第一条悬架支链或下侧第二条悬架支链在水平面上投影的距离不相等。实用新型有益的效果是相对于传统独立悬架，本实用新型提供的带有3-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，本实用新型提供的带有3-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位于不同的铅垂平面，且悬架支链的长度不同，能够保证悬架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是本实用新型提供的带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架及其附件的结构示意图。图2是该独立悬架中上侧第一条悬架支链结构示意图；图3是该独立悬架的俯视图；图4是该独立悬架的理论上跳行程极限(a)和下跳行程极限(b)示意图；图5是该独立悬架的悬架支链内侧连杆结构示意图；图6是该独立悬架的悬架支链外侧连杆结构示意图；[0021]图7是该独立悬架的悬架支链3-RRR运动链中第一连杆结构示意图；图8是该独立悬架的悬架支链3-RRR运动链中第二连杆结构示意图；图9是RRR运动链与RPR运动链机构原理图；图10是该独立悬架的悬架支链机构原理示意图；图11是该独立悬架的上下跳行程机构原理示意图；附图标记说明车轮1，转向节2，上侧第一条悬架支链3a，上侧第二条悬架支链 3b,弹簧减震器系统4，下侧第一条悬架支链5a，下侧第二条悬架支链恥，车身或车架6，内侧连杆7，第一连杆8a，第二连杆8b，外侧连杆9，第一转动副A1，第二转动副A2,第三转动副 B1，第四转动副化，第五转动副C1，第六转动副C2，第七转动副D1，第八转动副D2，第一运动链转动副E，第二运动链转动副F，第三运动链转动副G。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明实施例1 如图1，这种带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，包括车轮1，车身或车架6，弹簧减震器系统4和转向节2，所述转向节2通过轮毂单元与车轮1联接，弹簧减震器系统4通过球头副分别与转向节2和车身或车架6联接，还包括四条悬架支链，分别是上侧第一条悬架支链3a，上侧第二条悬架支链北，下侧第一条悬架支链5a，下侧第二条悬架支链恥；所述悬架支链均包括内侧连杆7、外侧连杆9和三条相同的由三个转动副构成的RRR运动链，简称3-RRR机构，且三条相同的RRR运动链沿悬架支链轴线呈120° 对称分布；所述RRR运动链包括第一连杆8a和第二连杆8b，第一连杆8a与内侧连杆7通过第一运动链转动副E联接，第一连杆8a与第二连杆8b通过第二运动链转动副F联接，第二连杆8b与外侧连杆9通过第三运动链转动副G联接；所述上侧第一条悬架支链3a和上侧第二条悬架支链北分别通过第一转动副A1和第二转动副A2与车身或车架6联接，以及分别通过第三转动副B1和第四转动副化与转向节2联接，所述下侧第一条悬架支链fe和下侧第二条悬架支链恥分别通过第五转动副C1和第六转动副C2与车身或车架6联接，以及分别通过第七转动副D1和第八转动副&与转向节2联接；所述上侧悬架支链中第一转动副A1和第三转动副B1的轴线均垂直于连线A1B1所在的铅垂平面，第二转动副A2和第四转动副化的轴线均垂直于连线AJ2所在的铅垂平面，所述下侧悬架支链中第五转动副C1和第七转动副D1的轴线均垂直于连线C1D1所在的铅垂平面，第六转动副C2和第八转动副D2的轴线均垂直于连线C2A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；所述的上侧第一条悬架支链3a和上侧第二条悬架支链北关于过上述交线且平行于车轮1轴线的铅垂平面对称，所述的下侧第一条悬架支链fe和下侧第二条悬架支链恥关于过上述交线且平行于车轮1轴线的铅垂平面对称。所述的3-RRR机构与第一运动链转动副E和第三运动链转动副G作为整体形成一个3-RRR部件，该3-RRR部件通过螺栓连接或者焊接等其它固定连接方式与内侧连杆7和外侧连杆9联接。所述的悬架机构可增加一个或多个悬架支链，加入的悬架支链所在的铅垂平面与其他悬架支链所在的铅垂平面交线重合或者平行。[0031]为了满足实际汽车悬架设计需要，提高悬架机构的强度和刚度及承载能力，所述上侧第一条悬架支链3a所在的铅垂平面和上侧第二条悬架支链北所在的铅垂平面的夹角与下侧第一条悬架支链如所在的铅垂平面和下侧第一条悬架支链恥所在的铅垂平面的夹角不相等；所述上侧第一条悬架支链3a或上侧第二条悬架支链北在水平面上投影的距离与下侧第一条悬架支链如或下侧第二条悬架支链恥在水平面上投影的距离不相等。为了合理改变悬架行程及悬架受力情况，所述的3-RRR机构中，第一连杆8a和第二连杆8b长度可以根据悬架行程设计。图2是本实用新型提供的空间多连杆直线导引悬架机构中3-RRR机构结构示意图，3-RRR机构使得悬架支链只具有沿轴向伸缩移动自由度，该特征是保证本实用新型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3-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3a为例，对3-RRR机构的运动学原理进行分析，其中共有三条RRR运动链，设第i条RRR运动链上的第一运动链转动副E为Ei (i = 1，2，3)，同理，第二运动链转动副FSFi (i = 1，2，3)，第三运动链转动副6为&(士 = 1，2，3)。首先建立悬架支链局部坐标系olXlylZl，以第一转动副A1轴线为X1轴，以悬架支链的中心轴线为yi 轴，其交点即为坐标原点O1，然后根据右手螺旋法则可以建立Z1轴，如图2所示。第一条悬架支链3a的机构原理图如图9所示，设第一转动副A1至第一运动链转动副E1轴线沿yi轴的距离为I1，沿Z1轴的距离为14，第一连杆8a和第二连杆8b的长为12，第三转动副B1至第三运动链转动副G1轴线沿连杆轴线的距离为I3，第一连杆8a和第二 8b的夹角为θ。则 3-RRR运动链中各转动副中心的坐标分别为
权利要求1.一种带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，包括车轮(1)，车身或车架(6)，弹簧减震器系统(4)和转向节O)，所述转向节( 通过轮毂单元与车轮(1)联接， 弹簧减震器系统(4)通过球头副分别与转向节( 和车身或车架(6)联接，其特征在于还包括四条悬架支链，分别是上侧第一条悬架支链(3a)，上侧第二条悬架支链C3b)，下侧第一条悬架支链( ),下侧第二条悬架支链(5b)；所述悬架支链均包括内侧连杆(7)、外侧连杆(9)和三条相同的由三个转动副构成的RRR运动链，简称3-RRR机构，且三条相同的RRR 运动链沿悬架支链轴线呈120°对称分布；所述RRR运动链包括第一连杆(8a)和第二连杆 (8b)，第一连杆(8a)与内侧连杆(7)通过第一运动链转动副(E)联接，第一连杆(8a)与第二连杆(8b)通过第二运动链转动副(F)联接，第二连杆(8b)与外侧连杆(9)通过第三运动链转动副(G)联接；所述上侧第一条悬架支链(3a)和上侧第二条悬架支链(3b)分别通过第一转动副(A1)和第二转动副(A2)与车身或车架(6)联接，以及分别通过第三转动副(B1) 和第四转动副( )与转向节( 联接，所述下侧第一条悬架支链(5a)和下侧第二条悬架支链(5b)分别通过第五转动副(C1)和第六转动副(C2)与车身或车架(6)联接，以及分别通过第七转动副(D1)和第八转动副(D2)与转向节(2)联接；所述上侧悬架支链中第一转动副(A1)和第三转动副(B1)的轴线均垂直于连线A1B1所在的铅垂平面，第二转动副(A2)和第四转动副(B2)的轴线均垂直于连线AJ2所在的铅垂平面，所述下侧悬架支链中第五转动副(C1)和第七转动副(D1)的轴线均垂直于连线C1D1所在的铅垂平面，第六转动副(C2)和第八转动副(D2)的轴线均垂直于连线C2D2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； 所述的上侧第一条悬架支链(3a)和上侧第二条悬架支链(3b)关于过上述交线且平行于车轮(1)轴线的铅垂平面对称，所述的下侧第一条悬架支链(5a)和下侧第二条悬架支链(5b) 关于过上述交线且平行于车轮(1)轴线的铅垂平面对称。
2.根据权利要求1所述的带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，其特征是所述3-RRR机构增加一条或者多条RRR运动链，且每条RRR运动链沿悬架支链轴线对称分布。
3.根据权利要求1所述带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，其特征是所述的3-RRR机构与第一运动链转动副(E)和第三运动链转动副(G)作为整体形成一个3-RRR部件，该3-RRR部件通过螺栓连接或者焊接等其它固定连接方式与内侧连杆(7) 和外侧连杆(9)联接。
4.根据权利要求1所述带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，其特征是所述的悬架机构增加一个或多个悬架支链，加入的悬架支链所在的铅垂平面与其他悬架支链所在的铅垂平面交线重合或者平行。
5.根据权利要求1所述带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，其特征是所述上侧第一条悬架支链(3a)所在的铅垂平面和上侧第二条悬架支链(3b)所在的铅垂平面的夹角与下侧第一条悬架支链(5a)所在的铅垂平面和下侧第一条悬架支链(5b)所在的铅垂平面的夹角不相等；所述上侧第一条悬架支链(3a)或上侧第二条悬架支链(3b) 在水平面上投影的距离与下侧第一条悬架支链(5a)或下侧第二条悬架支链(5b)在水平面上投影的距离不相等。
专利摘要本实用新型涉及一种带有3-RRR伸缩补偿机构的多连杆直线导引独立悬架，包括车轮，车身或车架，弹簧减震器系统和转向节，所述转向节通过轮毂单元与车轮联接，弹簧减震器系统通过球头副分别与转向节和车身或车架联接，还包括四条悬架支链，所述悬架支链均包括内侧连杆、外侧连杆和三条相同的由三个转动副构成的RRR运动链，且三条相同的RRR运动链沿悬架支链轴线呈120°对称分布。本实用新型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。
文档编号B60G3/26GK202169852SQ201120274238
公开日2012年3月21日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者冯之敬, 刘向, 张 杰, 资小林, 赵景山, 邱宝象 申请人:万向钱潮股份有限公司, 万向集团公司