汽车四连杆独立后悬架、汽车的制作方法

本发明涉及一种汽车四连杆独立后悬架、汽车。

背景技术：

汽车中的后悬架系统作为传递垂向、纵向、侧向力到车身的重要系统，悬架系统在汽车运行过程中控制车轮的跳动幅度，控制两车辆转弯时产生的侧倾，并且保证汽车的操作稳定性，同时后悬架系统还需要吸收来自地面的震动，从而满足乘客对于汽车平顺性的要求，以及不同乘客数时汽车舒适性的要求。

目前市场上广泛使用的后悬架系统是刀锋臂式四连杆悬架，该后悬架系统主要包括：三个连接于副车架和车轮支架之间的横向臂，一个沿汽车运行方向布置、连接车身和车轮支架的纵向臂。

但是这种后悬架系统存在以下缺点：

第一、纵向臂具有一定柔性，因此，在汽车运行时，纵向载荷通过纵向臂传递到车身，使车身颠簸产生噪音、振动，这样会降低汽车在粗糙路面的NVH(Noise、Vibration、Harshness，简称NVH)特性；

第二、当汽车的乘坐人数增加时，该种后悬架系统的后桥退让程度也会变差。其中，后桥退让是指：当汽车经过的凸起路面时，在汽车纵向方向上，车轮与地面的接触面位置位于车轮重心位置的前方，车轮有向后旋转的趋势，从而使汽车有向后退的趋势。

技术实现要素：

本发明解决的第一个问题是：现有技术的刀锋臂式四连杆悬架系统NVH特性低；

本发明解决的第二个问题是：当汽车的乘坐人数增加时，现有技术的刀锋臂式四连杆悬架系统后桥退让程度变差。

为解决上述问题，本发明提供一种汽车四连杆独立后悬架，该汽车四连杆独立后悬架其包括:

车轮支架和副车架；

第一横向臂，位于所述车轮支架轮心上方，具有两个连接端，其中一个连接端与所述车轮支架连接，另一个连接端与所述副车架连接；

第二横向臂，位于所述车轮支架轮心下方，沿汽车横向方向上，在靠近所述车轮支架一侧，所述第二横向臂与所述车轮支架连接，在靠近所述副车架一侧，所述第二横向臂与所述副车架连接；

竖向臂，具有两个连接端，其中上连接端与所述车轮支架连接，下连接端与所述第二横向臂连接；

用于调整车轮前束角的前束杆，具有两个连接端，其中一个连接端与车轮支架连接，另一个连接端与所述副车架连接。

可选的，所述第二横向臂具有四个连接端，分别为：

位于所述第二横向臂前端的第一连接端、第二连接端，所述第一连接端靠近车轮支架，所述第二连接端靠近所述副车架；

位于所述第二横向臂后端的第三连接端和第四连接端，所述第三连接端靠近车轮支架，所述第四连接端靠近所述副车架；

所述第一连接端、第三连接端与所述车轮支架连接；

所述第二连接端、第四连接端与所述副车架连接。

可选的，所述第二连接端、所述第四连接端之间的连线与汽车纵向具有5度到20度夹角；

其中，在汽车垂向方向上，所述第二连接端高于所述第四连接端。

可选的，所述第一连接端与所述第三连接端连线的中点、所述第二连接端与所述第四连接端连线的中点，两个中点的连线与汽车横向方向之间具有不大于10度的夹角。

可选的，所述第二连接端、所述第四连接端之间的连线与汽车纵向具有10度到15度夹角。

可选的，所述第四连接端与所述第三连接端之间的连线与汽车横向之间具有不大于15度的夹角。

可选的，所述第四连接端与所述第三连接端之间的连线与汽车横向之间具有不大于10度的夹角。

可选的，所述第一横向臂为二力杆。

可选的，所述第一横向臂与汽车横向方向之间的角度不大于10度。

可选的，所述第一横向臂与汽车横向方向之间的角度不大于5度。

可选的，在汽车纵向方向上，所述第一横向臂与车轮支架的连接端距离所述车轮支架轮心前后80mm。

可选的，所述第一横向臂与车轮支架的连接端距离轮辋小于等于50mm。

可选的，所述前束杆为二力杆。

可选的，所述前束杆与汽车横向方向之间的角度不大于10度。

可选的，所述前束杆与汽车横向之间的角度不大于5度。

可选的，在汽车垂向方向上，所述前束杆与所述车轮支架的连接端位于所述车轮支架轮心的上方或下方。

可选的，所述前束杆长度为第三连接端、第四连接端两者之间距离的0.55-0.65。

可选的，所述竖向臂为二力杆。

可选的，所述竖向臂的下连接端与所述第一连接端连接；所述第一连接端通过所述竖向臂的下连接端与所述车轮支架连接；

所述竖向臂与汽车垂向方向之间具有不大于10度的角度。

可选的，所述第一横向臂与所述车轮支架的连接端、所述前束杆与所述车轮支架的连接端、所述第二横向臂的第三连接端，三者形成三角形；

所述车轮支架的轮心沿汽车横向方向的投影位于所述三角形中。

可选的，所述连接端通过橡胶衬套与相应的部件连接。

可选的，还包括减震器和弹簧，设置于所述车轮支架或第二横向臂上；

所述弹簧和减震器集成在一起，或者两者分开布置。

可选的，所述第一横向臂的刚度大于所述第二横向臂后端的刚度，所述第二横向臂后端的刚度大于所述前束杆的刚度，所述前束杆的刚度大于所述第二横向臂前端的刚度。

本发明还提供一种汽车，包括上述任一项所述的汽车四连杆独立后悬架。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本技术方案相对于现有技术，取消纵向臂，增加竖向臂。该竖向臂可以有效地抵抗纵向力(汽车前后方向的力)形成的扭矩，以此来提高汽车在粗糙路面的NVH特性。

进一步的，第二横向臂中：第四连接端与第三连接端之间的连线与汽车横向之间具有不大于15的夹角；第二连接端、第四连接端之间的连线与汽车纵向具有5度到20度夹角，其中，在汽车垂向方向上，第二连接端高于第四连接端；这种布置形式，有利于提高后桥退让特性，后桥的抗蹲坐及抗举升特性。

附图说明

图1为本发明具体实施例的汽车四连杆独立后悬架的立体图；

图2为图1所示的汽车四连杆独立后悬架的立体分解图；

图3显示了图1中四个连杆与车轮支架、副车架的连接位置；

图4为本发明具体实施例中第一横向臂的平面示意图；

图5为本发明具体实施例中第一横向臂的一个侧面示意图；

图6为沿汽车前进方向反方向看第二横向臂所得到的侧面视图；

图7为图6的左视图；

图8为第二横向臂的俯视图；

图9为竖向臂的一个侧面视图；

图10为竖向臂的另一个侧面视图；

图11为前束杆的平面图；

图12为前束杆的侧视图；

图13为图1所示的悬架的侧视图，沿车轮支架看向副车架方向而获得的视图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员可以更好的理解本发明，首先对本具体实施例中使用到的术语进行说明：

汽车横向方向：指汽车宽度方向。

汽车纵向方向：指汽车前后方向。

汽车垂向方向：垂直于汽车横向方向、汽车纵向方向构成的平面。

内侧：沿汽车横向方向，远离车轮的一侧。

外侧：沿汽车横向方向，靠近车轮、与内侧相背的一侧。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1为本发明具体实施例的汽车四连杆独立后悬架的立体图，图2为图1所示的汽车四连杆独立后悬架的立体分解图。

结合参考图1和图2，本发明具体实施例的汽车四连杆独立后悬架100，包括：

车轮支架10和副车架20；

第一横向臂30，位于所述车轮支架10轮心上方，具有两个连接端，其中一个连接端与所述车轮支架连接，另一个连接端与所述副车架连接；

第二横向臂40，位于所述车轮支架轮10心下方，沿汽车横向方向上，在靠近所述车轮支架一侧，所述第二横向臂与所述车轮支架连接，在靠近所述副车架一侧，所述第二横向臂与所述副车架连接；

竖向臂50，具有两个连接端，其中上连接端与所述车轮支架连接，下连接端与所述第二横向臂连接；

用于调整车轮前束角的前束杆60，具有两个连接端，其中一个连接端与车轮支架连接，另一个连接端与所述副车架连接。其中，第一横向臂30、第二横向臂40分别位于车轮支架10的轮心上方、下方指：第一横向臂30、第二横向臂40和轮心的上下位置关系，在汽车垂向方向上，第一横向臂30和轮心之间的连线不一定在垂向方向上，第二横向臂40轮心之间的连线不一定在垂向方向上，只要第一横向臂30位于轮心上方、第二横向臂40位于轮心下方即可，不指正上方、正下方，第一横向臂30、第二横向臂40和轮心在汽车纵向方向上具有大于零的间距。

竖向臂50并不严格指该臂沿汽车垂向方向延伸，只要该臂基本呈竖向即可，允许该臂与汽车垂向方向之间具有一定的夹角。

本技术方案相对于现有技术，取消纵向臂，增加竖向臂50。当汽车在粗糙的路面上行走，受到沿汽车纵向的力时，由于该竖向臂50整体基本沿汽车垂向方向延伸，该纵向力会受到竖向臂50的抵抗而减小，相应的传递到车身上的力会减小。因此，该竖向臂可以有效地抵抗纵向力形成的扭矩，以此来提高汽车在粗糙路面的NVH特性。

下面参考图3详细说明各个连杆与车轮支架10和副车架20的连接关系。

图3显示了图1中四个连杆与车轮支架、副车架的连接位置。其中，四个连杆分别指第一横向臂30、第二横向臂40、竖向臂50和前束杆60。

参考图3，第一横向臂30的两个连接端分别为外侧连接端31和内侧连接端32。外侧连接端31与车轮支架10连接，内侧连接端32与副车架(图3中未示出)连接。

第二横向臂40具有四个连接端，分别为：位于所述第二横向臂40前端的第一连接端41、第二连接端42，所述第一连接端41靠近车轮支架10，所述第二连接端42靠近所述副车架；位于所述第二横向臂40后端的第三连接端43和第四连接端44，所述第三连接端43靠近车轮支架10，所述第四连接端44靠近所述副车架；所述第一连接端41、第三连接端43与所述车轮支架10连接；所述第二连接端42、第四连接端44与所述副车架连接。

竖向臂50具有的两个连接端，分别为：上连接端51和下连接端52，上连接端51与车轮支架10连接，下连接端52与第二横向臂40连接。在该实施例中，下连接端52与第二横向臂40的第一连接端41连接。第一连接端41通过竖向臂50的上连接端与车轮支架10连接，而非与车轮支架10直接连接。。本发明中，第二连接端可以和车轮支架直接连接，也可以通过其他部件比如支架与车轮支架连接；第三连接端、第四连接端可以直接与副车架直接连接，也可以通过其他部件比如支架与副车架连接。

前束杆60具有的两个连接端分别为：外侧连接端61和内侧连接端62，外侧连接端61与车轮支架10连接，内侧连接端62与副车架20连接(结合参考图1)。

本发明中，四个连杆所有的连接端通过橡胶衬套或球铰与相应的部件连接，具体来说：第一横向臂的两个连接端通过橡胶衬套与车轮支架、副车架连接；前束杆的两个连接端通过橡胶衬套或球铰与车轮支架、副车架连接；竖向臂的两个连接端通过橡胶衬套或球铰与车轮支架、第二横向臂连接；第二横向臂的第二连接端、第四连接端通过橡胶衬套与副车架连接，第三连接端通过球铰或橡胶衬套与车轮支架连接，第一连接端通过橡胶衬套或球铰与竖向臂连接。

本发明实施例中，各个连接端通过橡胶衬套与相应的部件连接，橡胶衬套具有一定的柔性，因此，在汽车运动过程中，通过橡胶衬套柔性变形，各个连杆之间的运动可以进行相互协调。

另外，由于橡胶衬套和具有一定的柔性，因此，当汽车受到纵向力时，橡胶衬套可以对纵向力有缓冲作用，从而确保本实施例的悬架具有良好的纵向缓冲特性。

本发明中，第一横向臂30、第二横向臂40、竖向臂50和前束杆60，完成悬架运动导向。第一横向臂30在外侧连接端31可以绕衬套旋转，其中在该位置，衬套与汽车纵向方向呈5度夹角范围布置。前束杆60在外侧连接端61可以绕衬套旋转，其中在该位置，衬套与汽车纵向方向呈5度夹角范围布置。第二横向臂40绕第二连接端42、第四连接端44形成的轴线旋转。本实施例中，竖向臂50将第二横向臂40和车轮支架10连接在一起，因此竖向臂50协调了第二横向臂40和车轮支架10之间的运动，使第二横向臂和车轮支架在纵向上的运动保持同步，横向同样保持运动同步，当车轮支架受到侧向力时，第一横向臂、前束杆、第二横向臂会与车轮支架一起受到侧向力，这样可以提高悬架的侧向刚度。

图4为本发明具体实施例中第一横向臂的平面示意图，从图3中汽车前进方向的反方向看第一横向臂而得到的视图；图5为本发明具体实施例中第一横向臂的一个侧面示意图，从图3中由上而下看第一横向臂而得到的视图。

参考图4和图5，并结合参考图1，第一横向臂30主要起的作用为：为车轮提供侧向支撑，控制车轮外倾角度变化，不需要提供纵向支撑，主要受到车轮支架、副车架给予的横向力，第一横向臂30在这两个力的作用下处于平衡状态，因此第一横向臂结构上可以选择二力杆形式。其中，二力杆指：只受两个力而处于平衡的杆。

在本实施例中，第一横向臂30不是直杆，是弯杆：沿汽车垂向方向，靠近副车架的部分向下拱起，靠近车轮支架的部分上拱起。弯杆设计的目的：考虑到第一横向臂上下两侧还有其他零部件，这样设计可以使第一横向臂30更好避开与车身的干涉；如果第一横向臂周围的空间允许，第一横向臂也可以设计成直杆。

沿汽车垂向方向，第一横向臂30与车轮支架10的连接位置要尽量拉大和车轮支架轮心之间距离，第一横向臂30离轮心距离远可形成更长的力臂，这样可以形成更大的抗外倾变化力矩，以提高悬架100的外倾刚度，在车轮外倾时，可以更好的抵抗由于车轮外倾而造成的悬架变形。其中，竖向臂50的下连接端52与第二横向臂的第三连接端43之间具有连线，该力臂为第一横向臂30的外侧连接端31与该连线的距离。本实施例中，在汽车纵向方向上，第一横向臂与车轮支架的连接端距离所述车轮支架轮心前后80mm，包括80mm；第一横向臂30车轮支架的连接端距离轮辋小于等于50mm，第一横向臂越接近轮辋会产生更好的反向力矩从而抵抗侧向力，但是不得太过接近，不然会干涉轮辋的正常运行。经过实验验证，在该范围内，可以更好的提高悬架100的外倾刚度。

在汽车纵向方向上，第一横向臂与车轮支架的连接端距离所述车轮支架轮心前后80mm，第一横向臂30与汽车横向之间的角度不大于10度，可以选择不大于5度，本实施例中选择第一横向臂与汽车横向之间的角度为5度。这种布置可以有效地满足后桥侧倾中心高度要求。其中，沿汽车纵向方向，第一横向臂30的两个连接端，可以是内侧连接端在前，外侧连接端在后，也可以是外侧连接端在前，内侧连接端在后。第一横向臂30在纵向方向、垂向方向的布置可以根据需要进行设置，只要可以起到提供侧向支撑的作用即可。

图6为沿汽车前进方向反方向看第二横向臂所得到的侧面视图，图7为图6的左视图，图8为图第二横向臂的俯视图。

参考图6、图7、图8并结合参考图1和图3，详细说明第二横向臂40。

第二横向臂40同时提供侧向支撑和纵向支撑，而且还用来控制车轮的前束角及外倾角度变化。在本发明实施例中，第二横向臂具有四个安装点，即上述的第一至第四连接端，这样可以更好的实现侧向支撑及纵向支撑。具体的，第二横向臂的四个连接端的布置形式为：

第二连接端42、第四连接端44之间的连线与汽车纵向具有5度到20度夹角(包括5度、20度)，更好的可以选择10度到15度(包括10度、15度)夹角范围内，其中，在汽车垂向方向上，第二连接端42高于第四连接端44；第一连接端41与第三连接端43连线的中点、第二连接端42与第四连接端44连线的中点，两个中点的连线与汽车横向方向之间具有不大于10度的夹角；该布置形式配合第一横向臂与汽车横向方向之间的夹角设置，可以满足后桥侧倾中心高度100mm-200mm的要求。

第四连接端44与第三连接端43之间的连线与汽车横向之间具有不大于15的夹角，更好的可以选择不大于10度的夹角；第二连接端42、第四连接端44之间的连线与汽车纵向具有5度到20度夹角(包括5度、20度)，更好的可以选择10度到15度(包括10度、15度)夹角范围内，其中，在汽车垂向方向上，第二连接端42高于第四连接端44；这种布置形式，有利于提高后桥退让特性，后桥的抗蹲坐及抗举升特性。

第二横向臂的其他方面的设置可以根据设计需要进行设置。

图9为竖向臂的一个侧面视图，图10为竖向臂的另一个侧面视图，其中，图9为沿汽车纵向方向看向竖向臂而得到的视图，图10为沿汽车横向方向看向竖向臂而得到的视图。

参考图9和图10，根据以上相关内容的描述，竖向臂50可以有效地抵抗纵向力(汽车前后方向的力)形成的扭矩，而且，竖向臂50可以控制车轮的前束角及外倾角度变化，仅提供抵抗纵向力形成的扭矩，因此结构选择上，竖向臂50为二力杆。

结合参考图3、图1，沿汽车前进方向，竖向臂50位于车轮支架轮心的前方。

竖向臂50的两个连接端之间的连线与汽车垂向方向之间具有不大于10度的角度，其中在汽车纵向方向上，上连接端51比下连接端52远离车轮轮心。实验证明，通过这样的角度设置，可以有效抵抗加速或减速过程中，汽车受到的纵向力形成的扭矩，而且可以满足后桥车轮运动过程中前束角变化。其中，沿汽车横向方向，竖向臂50的两个连接端，可以是上连接端靠近车轮支架，也可以是下连接端靠近车轮支架。

从汽车的正上方向下看，由轮胎的中心线与汽车的纵向之间的夹角称为前束角。轮胎中心线前端向内收束的角度为正前束角，反之为负前束角。总前束值等于两个车轮的前束值之和，即两个车轮轴线之间的夹角。前束的作用：是消除车轮外倾造成的不良后果。车轮外倾使前轮有向两侧张开的趋势，由于受车桥约束，不能向外滚开，导致车轮边滚边滑，增加了磨损，有了前束后可使车轮在每瞬间的滚动方向都接近于正前方，减轻了轮毂外轴承的压力和轮胎的磨损。

图11为前束杆的平面图，图12为前束杆的侧视图。

参考图11和图12，结合参考图1和图3，前束杆60所起的作用为：为汽车提供侧向支撑，控制车轮前束角度变化，前束杆60仅提供侧向支撑而不需要提供纵向支撑，因此前束杆60在结构上选择二力杆。

空间位置而言，在汽车垂向方向上，前束杆60位于第二横向臂上方，在汽车纵向方向上，尽量离轮心较远，这样可以提高前束刚度；在汽车垂向方向上，所述前束杆60与所述车轮支架10的连接点即外侧连接端61位于所述车轮支架10轮心的上方或下方。此处的上方或下方，并不是指正上方或正下方，只是表示外侧连接端61和轮心并不在一条纵向直线上，位于轮心上方空间或下方空间。

前束杆60与汽车横向之间的角度不大于10度，也就是说，外侧连接端61、内侧连接端62的连线与汽车横向呈一个10度夹角范围。在该角度范围内，前束杆60可以更好的为汽车提供侧向支撑，控制车轮前束角度变化。可以选择，前束杆与汽车横向之间的角度不大于5度。通过这样的角度设置，可以实现车轮上跳过程的正前束变化。其中，沿汽车纵向方向，前束杆60的两个连接端，可以是内侧连接端在前，外侧连接端在后，也可以是外侧连接端在前，内侧连接端在后。前束杆60在纵向方向、垂向方向的布置可以根据需要进行设置，只要可以起到为汽车提供侧向支撑、控制车轮前束角度变化的作用即可。

在选择悬架时，根据整个车型所需的前束角来决定前束杆的长度。在车轮跳动过程中，汽车的侧倾瞬心会发生变化，本实施例中，前束杆60长度为第三连接端43、第四连接端44两者之间距离的0.55-0.65(包括两个端点)。这样设置前束杆的长度，可以控制汽车垂向运动过程中前束变化走势。

图13为图1所示的悬架的侧视图，沿车轮支架看向副车架方向而获得的视图。

参考图13和图3，本发明实施例中，所述第一横向臂30与所述车轮支架的连接端即外侧连接端31、所述前束杆60与所述车轮支架10的连接端即外侧连接端61、所述第二横向臂40的第三连接端43，三者形成三角形；车轮支架的轮心沿汽车横向方向的投影位于所述三角形中。

汽车运动过程中，车轮受到来源于地面的对于轮心的一个侧向力矩，当轮心位于三个安装点连线组成的三角形之内时，整个三角形会同步承受这个力矩，分摊掉整个力矩，从而提高整个后桥侧向刚度；若是力矩作用在三角形之外，会造成部分零件受到较大的力，从而导致部分零件会易于损坏。

本发明实施例中，四个连杆中，前束杆(包括前束杆两个连接端处的橡胶衬套)刚度最小，第一横向臂(包括两个连接端处的橡胶衬套)刚度最大，第二横向臂后端刚度(第二横向臂后侧局部刚度与两个连接端处衬套的刚度)位于两者之间，前束杆刚度大于第二横向臂的前端刚度(第二横向臂前侧局部刚度与两个连接端处衬套的刚度)。所述第一横向臂的刚度大于所述第二横向臂前端的刚度，所述第二横向臂后端刚度大于所述前束杆的刚度，通过这种刚度设置保证侧向力情况下，后桥前束角变化时，有利于整车的稳定特性。而且，前束杆和第二横向臂前端保持较低刚度，第二横向臂后端刚度较高，这样会使车轮在受到侧向力时前后变形量不等，从而使前束角保持正前束角，有利于车辆稳定。

参考图1-图3，并结合参考图6-8，本实施例中，悬架100还包括减震器70和弹簧80，设置于所述车轮支架10或第二横向臂40上；所述弹簧80和减震器70集成在一起，或者两者分开布置。在图示的实施例中，弹簧80和减震器70分开布置，其中，弹簧80为螺旋弹簧，布置在第二横向臂40的弹簧槽45。

弹簧80和减震器70分别布置于轮心前后，减震器和汽车垂向方向呈5度到10度范围(包括5度和10度)内布置。其中，减震器70尽可能远离轮心布置，这样以提高减震器运动效率。

参考图1和图2，本实施例的悬架还包括稳定杆90，用于防止侧倾。

本发明还提供一种汽车，包括以上所述的汽车四连杆独立后悬架。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。