一种带有弹性元件及换向机构的独立悬架制造技术

本发明专利技术提供一种带有弹性元件及换向机构的独立悬架，通过换向机构改变用于提供悬架刚度的弹性元件的安装方位，可将弹性元件置于车体内部或底部，有效节约轮边空间，能够有效解决独立悬架占用轮边空间过大的问题，为车体设计与造型提供便利。包括与轮胎同轴固连的轮边系统、一端与轮边系统铰接的导向机构、与车架相连的弹性元件；还包括：推杆和换向机构；导向机构包括两组横臂，两组横臂的一端均与轮边系统铰接；推杆的一端与其中一组横臂固接，另一端与换向机构固接；另一组横臂的另一端通过转轴与换向机构相连，换向机构能够在推杆的推动下绕转轴转动；弹性元件的一端与换向机构销接，另一端与车架固接，当换向机构绕转轴转动时，弹性元件沿其轴向压缩或拉伸，实现车辆减震缓冲的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种带有弹性元件及换向机构的独立悬架
本专利技术涉及一种悬架，具体涉及一种带有换向机构的独立悬架，属于车辆设计

技术介绍
现今，汽车已经成为人们生活中不可或缺的一部分。人们的出行、运输等相关工作均由车辆作为第一工具；因此，车辆的承载性能与使用范围逐渐受到了人们更多的关注。其中，悬架系统决定着车辆行驶性能、承载性能相关的重要参数，自汽车进入大家的视野以来，悬架结构与设计就成为重要的研究项目。目前，独立悬架被大多数车辆所采用，它具有如下优点：两侧车轮可以单独运动互不影响；减小了非簧载质量，有利于汽车的平顺性；采用断开式车桥，可以降低发动机位置，降低整车重心；车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，改善平顺性。但是由于断开式车桥、大运动空间的需求，导致车辆的轮边结构较为复杂且空间利用率较小，不易于合理设计车辆结构与车辆造型；而多数悬架采用弹性元件固连在导向机构与车架之间，这样导致车辆载重能力受限、悬架刚度与车辆离地间隙固定且唯一，无法提供车辆能够多环境、多工况下的行驶能力，无法满足目前车辆发展的趋势与需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种带有弹性元件及换向机构的独立悬架，通过换向机构改变用于提供悬架刚度的弹性元件的安装方位，能够节省大量轮边空间。所述的带有弹性元件及换向机构的独立悬架，包括与轮胎同轴固连的轮边系统、一端与轮边系统铰接的导向机构、与车架相连的弹性元件；还包括：推杆和换向机构；所述导向机构包括两组横臂，两组横臂的一端均与轮边系统铰接；所述推杆的一端与其中一组横臂固接，另一端与所述换向机构固接；另一组横臂的另一端通过转轴与所述换向机构相连，所述换向机构能够在所述推杆的推动下绕所述转轴转动；所述弹性元件的一端与所述换向机构销接，另一端与车架固接，当所述换向机构绕所述转轴转动时，所述弹性元件沿其轴向压缩或拉伸。所述换向机构上设置有一个以上与所述转轴垂直距离不同的、用于和所述推杆相连的连接孔，通过改变所述推杆与所述换向机构的连接位置，改变悬架刚度。有益效果：(1)本专利技术通过换向机构改变用于提供悬架刚度的弹性元件的安装方位，通过推杆将弹性元件置于车体内部或底部，有效节约轮边空间，能够有效解决独立悬架占用轮边空间过大的问题，为车体设计与造型提供便利。(2)本专利技术基于换向机构结构优势，通过改变推杆与换向机构连接点的位置可实现悬架刚度可调节，车辆驾驶平顺性提升，其载重能力增加，可进行大范围负重，利于车辆在多种环境多种载重下的平稳舒适驾驶。(3)本专利技术换向机构采用旋转换向块，使换向机构占用空间小，且具备良好的传递性，将轮胎弹力传至弹性元件实现减震缓冲作用，避免力传递过程中的冲击，保证良好的驾驶舒适性；(4)本专利技术通过推杆长度调节，能够控制空间导向机构几何变化，进而改变车辆离地间隙，提高车辆通过性，进一步扩大了车辆使用范围。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为旋转换向块结构示意图；图3为本专利技术机构间运动关系图；图4为本专利技术刚度关系计算关系图。其中：1-轮边系统，2-导向机构，3-换向机构，4-弹性元件，5-推杆，6-转轴，7-推力轴承，8-滚针轴承，9-旋转换向块。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本实施例提供一种带有弹性元件和换向机构的独立悬架，能够解决传统车辆轮边结构过于复杂，不易于车身、车架造型，且车辆通过性、平顺性不可调节，载重能力范围小等问题。如图1所示，该独立悬架包括：弹性元件4、推杆5、换向机构3、导向机构2和轮边系统1；其中弹性元件4作为避震器；导向机构2为两组横臂。换向机构3如图2所示，包括：转轴6、滚针轴承8、推力轴承7以及旋转换向块9，其中旋转换向块9为三角形结构，其三个顶点处各设置一个连接点(分别令为连接点A、连接点B和连接点C)；其中连接点A和连接点B分别用于连接推杆5和弹性元件4，连接点C处的连接孔内通过滚针轴承8和推力轴承7安装有用于和导向机构2相连的转轴6，旋转换向块9能够绕着转轴6的轴线转动,与转轴6同轴连接的滚针轴承8以及设置在连接点C两端面的推力轴承7用于进行旋转运动润滑。其整体连接关系为：轮边系统1与轮胎同轴固连，导向机构2的两组横臂的一端均与轮边系统1铰接，其中一组横臂的另一端与旋转换向块9上连接点C处的转轴6相连；另一组横臂上焊接有用于和推杆5相连的推杆耳片，推杆5的一端通过推杆耳片与横臂固接，另一端与旋转换向块9上的连接点B通过螺栓固接，弹性元件4的一端与旋转换向块9上的连接点A销接，另一端与车架固接。通过旋转换向块9使得弹性元件4的轴线与轮胎轴线垂直，弹性元件4可水平设置，由此可将弹性元件置于车体内部或底部，有效节约轮边空间，能够有效解决独立悬架占用轮边空间过大的问题，如图3所示，当车辆行驶时，轮胎发生竖直方向往复运动，与轮边系统1铰接的导向机构2将绕轮胎中心轴进行旋转，实现上下往复跳动；推杆5随导向机构2的往复跳动将沿其轴向进行往复直线运动，进而推动旋转换向块3绕转轴6进行旋转(转轴6上的滚针轴承8以及两端面的推力轴承9进行旋转运动润滑)，旋转换向块3发生旋转运动时，带动弹性元件4进行轴向运动实现压缩与拉伸，实现车辆减震缓冲的效果。进一步的，旋转换向块3在与推杆5连接端即连接点A处，沿其与连接点C的连线方向并列设置有多个连接孔，每个连接孔对应着不同的悬架刚度，即通过改变推杆5与旋转换向块3的连接位置，能够改变悬架刚度。其具体对应关系计算如下所述：结合附图4，对于旋转换向块9，在其所在平面内，弹性元件4与旋转换向块9的连接点(即连接点B)距离转轴6的垂直距离为d1，推杆5与旋转换向块9连接点(即连接点A)距离转轴6的垂直距离为d2，根据以转轴6为圆心的圆周旋转运动，其几何关系具有θ1＝θ2，θ1为与弹性元件4的连接端所旋转过的角度，θ2为与推杆5的连接端所旋转过的角度。因此，当θ1和θ2较小时，其转过圆周弧度近似为线段，分别为r1＝d1·θ1,r2＝d2·θ2。根据换向块原理可知，F1·r1＝F2·r2，即可推导出轮胎和悬架受力与弹性元件受力之间关系为：根据其所在平面几何关系，可得出推杆5受力Ftire与轮胎反弹力F2之间的关系为Ftirecosα＝F2，α为推杆5与轮胎端面之间的夹角；旋转换向块9转过角度较小时，弹性元件所在端近似看为沿其轴线压缩，产生弹力为F1＝k·r1。其中，k为弹性元件刚度值。对于导向机构2，令其受到轮胎弹力所发生位移为x1，导向机构横向长度为l2，推杆5与导向机构2连接点与导向机构端部之间的距离为l1，由几何关系与相似三角形关系，可知则推杆5垂直方向发生位移为综上，可以得出悬架刚度ksuspension为：结合上述公式，可以得出弹性元件刚度k与悬架刚度ksuspension之间关系为：由此可知，通过改变推杆5与旋转换向块3的连接位置即改变推杆5与旋转换向块9连接点(即连接点A)距离转轴6的垂直距离d2，由此便可改变悬架刚度。进一步的，推杆5采用长度可调杆件，能够控制空间导向机构几何变化，进而改变车辆离地间隙，提高车辆通过性，进一步扩大了车辆使用范围。结合附图3和图4，根据空间几何关系，当缩短推杆5长度，则车体将随其向上发生位移，可将车体离地高度改变；进而车辆对于路面的通过性得到了提高，可适用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有弹性元件及换向机构的独立悬架，包括与轮胎同轴固连的轮边系统(1)、一端与轮边系统(1)铰接的导向机构(2)、与车架相连的弹性元件(4)；其特征在于，还包括：推杆(5)和换向机构(3)；所述导向机构(2)包括两组横臂，两组横臂的一端均与轮边系统(1)铰接；所述推杆(5)的一端与其中一组横臂固接，另一端与所述换向机构(3)固接；另一组横臂的另一端通过转轴(6)与所述换向机构(3)相连，所述换向机构(3)能够在所述推杆(5)的推动下绕所述转轴(6)转动；所述弹性元件(4)的一端与所述换向机构(3)销接，另一端与车架固接，当所述换向机构(3)绕所述转轴(6)转动时，所述弹性元件(4)沿其轴向压缩或拉伸。

【技术特征摘要】
1.一种带有弹性元件及换向机构的独立悬架，包括与轮胎同轴固连的轮边系统(1)、一端与轮边系统(1)铰接的导向机构(2)、与车架相连的弹性元件(4)；其特征在于，还包括：推杆(5)和换向机构(3)；所述导向机构(2)包括两组横臂，两组横臂的一端均与轮边系统(1)铰接；所述推杆(5)的一端与其中一组横臂固接，另一端与所述换向机构(3)固接；另一组横臂的另一端通过转轴(6)与所述换向机构(3)相连，所述换向机构(3)能够在所述推杆(5)的推动下绕所述转轴(6)转动；所述弹性元件(4)的一端与所述换向机构(3)销接，另一端与车架固接，当所述换向机构(3)绕所述转轴(6)转动时，所述弹性元件(4)沿其轴向压缩或拉伸。2.如权利要求1所述的带有弹性元件及换向机构的独立悬架，其特征在于，所述换向机构(3)上设置有一个以上与所述转轴(6)垂直距离不同的...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪俊，胡纪滨，潘博，赵越，李云霄，田汉青，张雨甜，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11