机械式消扭悬架制造技术

本实用新型专利技术涉及适用于各种轮式车辆的可消除车身扭转载荷的机械式消扭悬架。下端固接在车轮轴上的各悬架弹性元件的上端置于一铰支于车身的连接机构上，使之可与车身产生相对运动并实现下述形式的纵向与横向同时隅连。同侧前、后弹性元件通过一连接机构使其呈反向耦连；左右两侧弹性元件通过一连接机构使其呈反向耦连。即是将车辆各轮上的悬架单元进行前后、左右的整体耦连，形成力矩的平衡，使各轮负荷均匀化，从而消减因车轮负荷不均匀所引起车架的扭转负荷，并改善车轮对地面的附着，提高汽车的平顺性和通过性。依此构思，可将各种不同类型悬架构成全耦式消扭悬架。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及车辆悬架技术，特别是适用于各种轮式车辆的可消除车身扭转载荷的机械式消扭悬架。
技术介绍
目前，通常机械式汽车悬架(包括板簧悬架，扭杆悬架，螺旋弹簧悬架等)的弹性元件的一端(即下端)直接或间接(通过车轴或杠杆)与车轮连结，另一端(即上端)直接与车身固结，(板簧的“上端”通常是由两点—接卷耳点及吊耳(滑板)点构成)。它们对车身提供四点约束，这四点约束产生对车身的“垂直约束”、“侧倾约束”、“纵倾约束”和“扭转约束”。其中前三个约束是汽车的正常运动所必须的，而“扭转约束”是没有必要的，但却是现有悬架结构所带来的不得已的约束。当车在不平路面上行驶时，车身与车架将受到很大的扭转载荷，同时造成各轮载荷的不均匀分布，因而降低料车轮与地面间的附着力和通过性；而且地面对车轮的不对称扰动，也会加剧车辆在不平路面上行驶时的振动，降低车辆行驶的平顺性。
技术实现思路
本技术的目的是为克服目前汽车悬架存在的上述缺点，提出一种可适用于各种轮式车辆的多种结构类型的机械式消扭悬架。以有效地消除悬架对车架的扭转约束，从而提高车辆的路面适应性和接地性，改善车辆的行驶平顺性和通过性。本技术悬架结构的基本原理是通过一系列构件的铰连，将车辆的各轮上的悬架弹性元件进行前后、左右的整体耦连，形成力矩的平衡，使各轮负荷均匀化，从而消减因车轮负荷不均匀所引起车架的扭转负荷。依此构思，可将各种类型悬架构件铰连制成全耦连机械式消扭悬架。即特征在于各轮轴上的弹性元件的“上端”不是固接于车身，而是置于可与车身产生相对运动的构件上，且该构件通过平衡机构，实现下述形式的纵向与横向同时耦连即当平衡机构不转动时，其各弹性元件的“上端”与车身不产生相对运动；而当平衡机构转动时，会造成一对对角的两个“上端”上移，而另一对对角的两个“上端”下移。以下结合附图1至4所示的一种以板簧作为悬架弹性元件构成的全耦连机械式消扭悬架和图15所示的一种以板簧作为悬架弹性元件构成的全耦连机械式消扭悬架来说明本技术的实现方式。如图1-4所示，本技术板簧全耦连机械式消扭悬架包括中部(即“下端”)固接在各车轴上的板簧，其特征在于每个板簧的两端(即”上端”)通过铰接的同向换向臂4、4′，7、7′和铰连该两端换向臂的拉杆5、8相耦连，同侧前、后板簧1、2上的换向臂4、4′，7、7′互为反向；同侧前、后板簧1、2通过相邻端的换向臂4′、7铰接的拉杆6呈反向耦连；左右两侧板簧通过一连接机构使其呈反向耦连。所述的前板簧1后端上的换向臂4′、后板簧2前端上的换向臂7分别通过吊耳3与板簧相铰接，所述的耦连左右两侧板簧的连接机构是一中部铰连在车架上的平衡臂10，其两端通过拉杆9横向铰连在两侧板簧2后端的换向臂7′上。所述的前、后板簧1、2两端上的换向臂4、4′、7、7′均分别通过吊耳3与板簧相铰接，所述的耦连左右两侧板簧的连接机构是一中部铰连在车架上的平衡臂10，其两端通过拉杆9横向铰连在两侧板簧2后端的换向臂7′上。在前、后板簧1、2的前面还设有一端铰接于车架，其另一端铰接在板簧1、2的前端或车轴上的导向杆11、12。如图15所示，本技术螺旋弹簧全耦式消扭悬架，包括支承各轮的螺旋弹簧61，其特征在于同侧的两个螺旋弹簧61上端支承在一中部铰接于车架上的三端平衡臂62的两臂端上，左右两侧的三端平衡臂62的中端分别通过推力杆63与中部铰接于车架上的平衡臂10两端相铰连。其工作原理1.汽车的路面垂向输入分析以两轴车辆为例，四轮悬架对车身产生四个垂向约束，对车身起定位作用。对其四轮相应的路面不平度输入qi(i＝1，2，3，4，1-右前轮，2-左前轮，3-左后轮，4-右后轮)，总可以分解为四个分量路面平均垂向输入q，路面平均侧倾输入，路面平均俯仰输入θ，路面对扭输入τ。从对车身平面定位要求来看，在保证汽车平面运动自由的前提下，三个垂向定位已经足够，第四个就造成过定位。若取消一个车轮当然可以消除过定位，但却损害汽车的稳定性。如何在不损害汽车的纵向与横向稳定性的前提下，消除对车身的扭转约束就是本专利要达到的目的。将四轮输入进行变换，可得高程q，侧倾、、纵倾θ、和扭转τ四种模态 其中，B1、B2为前、后轮距，L为轴距；如果在四点支承的条件下可找到四轮悬架间的耦合方式使之保持q，，θ的三个约束，而取消多余的车身对扭转输入τ的约束(设计耦连机构使悬架弹性元件的上端的附加位移满足(Δq1-Δq2)/B1+(Δq3-Δq4)/B2＝0条件，可使扭转输入τ＝0)，并使各轮载荷均匀化，这对行驶在不平路面上的汽车将起消除扭转应力，改善行驶平顺性和通过性非常有利。2.系统工作过程及原理。下面以两轴板簧全耦连式消扭悬架车辆(图3)为例，说明该新型悬架机构的工作原理a)当车轮受到路面的垂向位移输入时，拉杆5，6，8，9的受力左右对称，平衡臂10处于力矩平衡状态，换向臂4，7与平衡臂10都处于不动状态。此时新型悬架系统等效于常规悬架系统。b)当车轮受到路面侧倾角输入时，例如左侧车轮向上，右侧车轮向下运动。适当设计换向臂4，7的传动比使拉杆6两端力相平衡。两侧拉杆9的拉力保持不变，平衡臂10系统仍处于力矩平衡状态，无转动。即，在路面侧倾输入下，新型悬架系统等效于常规悬架。c)当车轮受到路面俯仰角输入时，前轮向下运动，后轮向上运动。拉杆5，6，8，9的受力左右对称，平衡臂10处于力矩平衡状态，换向臂4，7与平衡臂10都处于不动状态。此时新型悬架系统等效于常规悬架系统。d)但当车轮受到路面对扭输入时，例如，右前、左后车轮向上运动，左前、右后车轮向下运动，右侧拉杆5，6，8，9向后移动，左侧拉杆5，6，8，9向后移动，由于平衡臂10的平衡作用，左右杆9的力相等。左右侧拉杆5，6，8，9的相对移动，推动平衡臂产生顺时针方向的转动，遂使各悬架的附加垂向力卸载，消除车轮负荷变化及其对车身的扭转负荷。综上所述，新型悬架系统通过四个悬架作用力对平衡臂或换向平衡杆的力矩平衡，可以抵消路面激励中的对扭分量的影响，使四轮负荷均匀化，从而保证了车辆在不平路面上行驶时，具有良好的接地性，减轻由于(对角)车轮负荷不均匀所引起的车身扭转负荷，改善车辆的行驶通过性和平顺性。附图说明图1是本技术板簧全耦连机械式消扭悬架结构示意图；图2是本技术板簧全耦连机械式消扭悬架另一种结构示意图；图3是本技术板簧全耦连机械式消扭悬架又一种结构示意图；图4是本技术板簧全耦连机械式消扭悬架第四种结构示意图；图5是本技术板簧全耦连机械式消扭悬架第五种结构示意图；图6是本技术板簧全耦连机械式消扭悬架第六种结构示意图；图7是本技术板簧半耦连机械式消扭悬架结构示意图；图8是本技术二合一板簧四轮全耦连机械式消扭悬架结构示意图；图9是本技术扭杆-板簧全耦连机械式消扭悬架结构示意图；图10是本技术扭杆-板簧全耦连机械式消扭悬架另一种结构示意图；图11是本技术扭杆-板簧全耦连机械式消扭悬架又一种结构示意图；图12是本技术扭杆全耦连机械式消扭悬架结构示意图；图13是本技术扭杆全耦连机械式消扭悬架另一种结构示意图；图14是本技术螺旋弹簧全耦连机械式消扭悬架结构示意图；图15是本技术又一种螺旋弹簧全耦连机械式消本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板簧全耦连机械式消扭悬架，包括固设在各车轴上的板簧，其特征在于每个板簧的两端通过铰接的同向换向臂（４、４′）、（７、７′）和铰连该两端换向臂的拉杆（５）、（８）相耦连，同侧前、后板簧（１）、（２）上的换向臂（４、４′）、（７、７′）互为反向；同侧前、后板簧（１）、（２）通过相邻端的换向臂（４′）、（７）铰接的拉杆（６）呈反向耦连；左右两侧板簧通过一连接机构使其呈反向耦连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭孔辉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]