機械式消扭懸架的製作方法

2023-09-09 23:21:15

專利名稱：機械式消扭懸架的製作方法
技術領域：
本發明涉及車輛懸架技術，特別是適用於各種輪式車輛的可消除車身扭轉載荷的機械式消扭懸架。
背景技術：
目前，通常機械式汽車懸架(包括板簧懸架，扭杆懸架，螺旋彈簧懸架等)的彈性元件的一端(即下端)直接或間接(通過車軸或槓桿)與車輪連結，另一端(即上端)直接與車身固結，(板簧的「上端」通常是由兩點—接卷耳點及吊耳(滑板)點構成)。它們對車身提供四點約束，這四點約束產生對車身的「垂直約束」、「側傾約束」、「縱傾約束」和「扭轉約束」。其中前三個約束是汽車的正常運動所必須的，而「扭轉約束」是沒有必要的，但卻是現有懸架結構所帶來的不得已的約束。當車在不平路面上行駛時，車身與車架將受到很大的扭轉載荷，同時造成各輪載荷的不均勻分布，因而降低料車輪與地面間的附著力和通過性；而且地面對車輪的不對稱擾動，也會加劇車輛在不平路面上行駛時的振動，降低車輛行駛的平順性。

發明內容
本發明的目的是為克服目前汽車懸架存在的上述缺點，提出一種可適用於各種輪式車輛的多種結構類型的機械式消扭懸架。以有效地消除懸架對車架的扭轉約束，從而提高車輛的路面適應性和接地性，改善車輛的行駛平順性和通過性。
本發明懸架結構的基本原理是通過一系列構件的鉸連，將車輛的各輪上的懸架彈性元件進行前後、左右的整體耦連，形成力矩的平衡，使各輪負荷均勻化，從而消減因車輪負荷不均勻所引起車架的扭轉負荷。依此構思，可將各種類型懸架構件鉸連製成全耦連機械式消扭懸架。即特徵在於各輪軸上的彈性元件的「上端」不是固接於車身，而是置於可與車身產生相對運動的構件上，且該構件通過平衡機構，實現下述形式的縱向與橫向同時耦連即當平衡機構不轉動時，其各彈性元件的「上端」與車身不產生相對運動；而當平衡機構轉動時，會造成一對對角的兩個「上端」上移，而另一對對角的兩個「上端」下移。
以下結合附圖1至4所示的一種以板簧作為懸架彈性元件構成的全耦連機械式消扭懸架和圖15所示的一種以板簧作為懸架彈性元件構成的全耦連機械式消扭懸架來說明本發明的實現方式。
如圖1-4所示，本發明板簧全耦連機械式消扭懸架包括中部(即「下端」)固接在各車軸上的板簧，其特徵在於每個板簧的兩端(即「上端」)通過鉸接的同向換向臂4、4′，7、7′和鉸連該兩端換向臂的拉杆5、8相耦連，同側前、後板簧1、2上的換向臂4、4′，7、7′互為反向；同側前、後板簧1、2通過相鄰端的換向臂4′、7鉸接的拉杆6呈反向耦連；左右兩側板簧通過一連接機構使其呈反向耦連。
所述的前板簧1後端上的換向臂4′、後板簧2前端上的換向臂7分別通過吊耳3與板簧相鉸接，所述的耦連左右兩側板簧的連接機構是一中部鉸連在車架上的平衡臂10，其兩端通過拉杆9橫向鉸連在兩側板簧2後端的換向臂7′上。
所述的前、後板簧1、2兩端上的換向臂4、4′、7、7′均分別通過吊耳3與板簧相鉸接，所述的耦連左右兩側板簧的連接機構是一中部鉸連在車架上的平衡臂10，其兩端通過拉杆9橫向鉸連在兩側板簧2後端的換向臂7′上。在前、後板簧1、2的前面還設有一端鉸接於車架，其另一端鉸接在板簧1、2的前端或車軸上的導向杆11、12。
如圖15所示，本發明螺旋彈簧全耦式消扭懸架，包括支承各輪的螺旋彈簧61，其特徵在於同側的兩個螺旋彈簧61上端支承在一中部鉸接於車架上的三端平衡臂62的兩臂端上，左右兩側的三端平衡臂62的中端分別通過推力杆63與中部鉸接於車架上的平衡臂10兩端相鉸連。
其工作原理1.汽車的路面垂向輸入分析以兩軸車輛為例，四輪懸架對車身產生四個垂向約束，對車身起定位作用。對其四輪相應的路面不平度輸入qi(i＝1，2，3，4，1-右前輪，2-左前輪，3-左後輪，4-右後輪)，總可以分解為四個分量路面平均垂向輸入q，路面平均側傾輸入，路面平均俯仰輸入θ，路面對扭輸入τ。從對車身平面定位要求來看，在保證汽車平面運動自由的前提下，三個垂向定位已經足夠，第四個就造成過定位。若取消一個車輪當然可以消除過定位，但卻損害汽車的穩定性。如何在不損害汽車的縱向與橫向穩定性的前提下，消除對車身的扭轉約束就是本專利要達到的目的。將四輪輸入進行變換，可得高程q，側傾、、縱傾θ、和扭轉τ四種模態 其中，B1、B2為前、後輪距，L為軸距；如果在四點支承的條件下可找到四輪懸架間的耦合方式使之保持q，，θ的三個約束，而取消多餘的車身對扭轉輸入τ的約束(設計耦連機構使懸架彈性元件的上端的附加位移滿足(Δq1-Δq2)/B1+(Δq3-Δq4)/B2＝0條件，可使扭轉輸入τ＝0)，並使各輪載荷均勻化，這對行駛在不平路面上的汽車將起消除扭轉應力，改善行駛平順性和通過性非常有利。
2.系統工作過程及原理。
下面以兩軸板簧全耦連式消扭懸架車輛(圖3)為例，說明該新型懸架機構的工作原理a)當車輪受到路面的垂向位移輸入時，拉杆5，6，8，9的受力左右對稱，平衡臂10處於力矩平衡狀態，換向臂4，7與平衡臂10都處於不動狀態。此時新型懸架系統等效於常規懸架系統。
b)當車輪受到路面側傾角輸入時，例如左側車輪向上，右側車輪向下運動。適當設計換向臂4，7的傳動比使拉杆6兩端力相平衡。兩側拉杆9的拉力保持不變，平衡臂10系統仍處於力矩平衡狀態，無轉動。即，在路面側傾輸入下，新型懸架系統等效於常規懸架。
c)當車輪受到路面俯仰角輸入時，前輪向下運動，後輪向上運動。拉杆5，6，8，9的受力左右對稱，平衡臂10處於力矩平衡狀態，換向臂4，7與平衡臂10都處於不動狀態。此時新型懸架系統等效於常規懸架系統。
d)但當車輪受到路面對扭輸入時，例如，右前、左後車輪向上運動，左前、右後車輪向下運動，右側拉杆5，6，8，9向後移動，左側拉杆5，6，8，9向後移動，由於平衡臂10的平衡作用，左右杆9的力相等。左右側拉杆5，6，8，9的相對移動，推動平衡臂產生順時針方向的轉動，遂使各懸架的附加垂向力卸載，消除車輪負荷變化及其對車身的扭轉負荷。
綜上所述，新型懸架系統通過四個懸架作用力對平衡臂或換向平衡杆的力矩平衡，可以抵消路面激勵中的對扭分量的影響，使四輪負荷均勻化，從而保證了車輛在不平路面上行駛時，具有良好的接地性，減輕由於(對角)車輪負荷不均勻所引起的車身扭轉負荷，改善車輛的行駛通過性和平順性。


圖1是本發明板簧全耦連機械式消扭懸架結構示意圖；圖2是本發明板簧全耦連機械式消扭懸架另一種結構示意圖；圖3是本發明板簧全耦連機械式消扭懸架又一種結構示意圖；圖4是本發明板簧全耦連機械式消扭懸架第四種結構示意圖；圖5是本發明板簧全耦連機械式消扭懸架第五種結構示意圖；圖6是本發明板簧全耦連機械式消扭懸架第六種結構示意圖；圖7是本發明板簧半耦連機械式消扭懸架結構示意圖；圖8是本發明二合一板簧四輪全耦連機械式消扭懸架結構示意圖；圖9是本發明扭杆—板簧全耦連機械式消扭懸架結構示意圖；圖10是本發明扭杆—板簧全耦連機械式消扭懸架另一種結構示意圖；圖11是本發明扭杆—板簧全耦連機械式消扭懸架又一種結構示意圖；圖12是本發明扭杆全耦連機械式消扭懸架結構示意圖；圖13是本發明扭杆全耦連機械式消扭懸架另一種結構示意圖；圖14是本發明螺旋彈簧全耦連機械式消扭懸架結構示意圖；圖15是本發明又一種螺旋彈簧全耦連機械式消扭懸架結構示意圖；
具體實施例方式
以下結合附圖給出的實施例對本發明結構作進一步詳細闡述。
參照圖1，一種板簧全耦連機械式消扭懸架，包括固設在各車軸上的板簧1、2，每個板簧的兩端通過鉸接的同向換向臂4、4′、7、7′和鉸連該兩端換向臂的拉杆5、8相耦連，同側前、後板簧1、2上的換向臂4、4′、7、7′互為反向；同側前、後板簧1、2通過相鄰端的換向臂4′、7鉸接的拉杆6呈反向耦連；左右兩側板簧通過一中部鉸連在車架上的平衡臂10使其呈反向耦連。
前板簧1後端上的換向臂4′、後板簧2前端上的換向臂7分別通過吊耳3與板簧相鉸接，所述的平衡臂10之兩端通過拉杆9橫向鉸連在兩側板簧2後端的換向臂7′上。
參照圖2、3，一種板簧全耦連機械式消扭懸架，包括固設在各車軸上的板簧1、2，每個板簧的兩端通過鉸接的同向換向臂4、4′、7、7′和鉸連該兩端換向臂的拉杆5、8相耦連，同側前、後板簧1、2上的換向臂4、4′、7、7′互為反向；同側前、後板簧1、2通過相鄰端的換向臂4′、7鉸接的拉杆6呈反向耦連；左右兩側板簧通過一中部鉸連在車架上的平衡臂10使其呈反向耦連。
所述的前、後板簧1、2兩端上的換向臂4、4′、7、7′均分別通過吊耳3與板簧相鉸接；所述的平衡臂10之兩端通過拉杆9橫向鉸連在兩側板簧2後端的換向臂7′上。
在前、後板簧1、2的前面還設有一端鉸接於車架，其另一端鉸接在板簧1、2的前端或車軸上的導向杆11、12。
參照圖4，一種板簧全耦連機械式消扭懸架，包括固設在各車軸上的板簧1、2，每個板簧的兩端通過鉸接的同向換向臂4、4′，7、7′和鉸連該兩端換向臂的拉杆5、8相耦連，同側前、後板簧1、2上的換向臂4、4′、7、7′互為反向；同側前、後板簧1、2通過鉸接其相鄰端的縱向平衡臂13呈反向耦連；左右兩側板簧通過一中部鉸連在車架上的平衡臂10使其呈反向耦連。
所述的前、後板簧1、2兩端上的換向臂4、4′、7、7′均分別通過吊耳3與板簧相鉸接；所述的平衡臂10之兩端通過拉杆9橫向鉸連在兩側板簧2後端的換向臂7′上。
參照圖5，一種板簧全耦連機械式消扭懸架，包括固設在各車軸上的板簧，每個板簧的兩端通過鉸接的同向換向臂4、4′，7、7′和鉸連該兩端換向臂的拉杆相耦連，同側前、後板簧1、2上的換向臂4、4′、7、7′互為反向；同側前、後板簧1、2通過鉸接其相鄰端的縱向平衡臂13呈反向耦連；左右兩側板簧通過一中部鉸連在車架上的平衡臂10使其呈反向耦連。
所述的前、後板簧1、2兩端上的換向臂4、4′、7、7′均分別通過吊耳3與板簧相鉸接，所述的平衡臂10之兩端通過拉杆8、9和換向臂7′鉸連在兩側板簧2上。
參照圖6，一種板簧全耦連機械式消扭懸架，包括固設在各車軸上的板簧，每個板簧的兩端通過鉸接的同向換向臂4、4′，7、7′和鉸連該兩端換向臂的拉杆相耦連，同側前、後板簧1、2上的換向臂4、4′，7、7′互為反向；同側前、後板簧1、2通過鉸接其相鄰端的縱向平衡臂(13)呈反向耦連；左右兩側板簧通過一連接機構使其呈反向耦連。
所述的前、後板簧1、2兩端上的換向臂4、4′，7、7′均分別通過吊耳3與板簧相鉸接，所述的耦連左右兩側板簧的連接機構是由平衡杆16兩端鉸連的鉸接在車架上的反向換向臂14、15組成，其兩端換向臂14、15通過拉杆9橫向鉸連在兩側板簧2後端的換向臂7′上。
參照圖7，一種板簧半耦連機械式消扭懸架，包括固設在各車軸上的板簧，其特徵在於前板簧1之後端和後板簧2之前端分別通過吊耳3鉸接互為反向的換向臂4′、7；同側前、後板簧1、(2)通過相鄰端的換向臂4′和7鉸接的拉杆6呈反向耦連；左右兩側板簧通過中部鉸接在車架上的平衡臂10之兩端鉸連兩側後板簧2前端的換向臂7上鉸接的拉杆9，使其呈反向耦連。
參照圖8，一種板簧全耦連機械式消扭懸架，包括兩個分別支承連接兩個輪軸的板簧21，其特徵在於所述的兩板簧21的中部分別通過設有擺臂22′的固定座22鉸接於車架上，兩個擺臂22′通過兩端鉸接的推力杆23與中部鉸接於車架上的平衡臂10相耦連。
參照圖9，一種扭杆—板簧全耦連機械式消扭懸架，包括支承連接前輪的兩個力臂31、前端固連在力臂31上的縱置的扭杆彈簧32和固設在後輪軸上的兩側板簧40，其特徵在於所述的後輪兩側板簧41的兩端分別通過依次鉸接的換向臂36、拉杆37、換向臂38、吊耳39相耦連；扭杆彈簧32之後端與橫向換向臂33固連，左右兩橫向換向臂33的一端通過橫向平衡杆34相鉸連，其另一端分別通過吊耳35與同側的板簧40前端上的換向臂36相鉸連。
參照圖10，按圖9所述的扭杆—板簧全耦連機械式消扭懸架，其特徵在於所述的吊耳35通過縱向換向臂41及縱向平衡杆42與換向臂36相鉸連。
參照圖11，一種扭杆—板簧全耦連機械式消扭懸架，包括支承連接前輪的兩個力臂31、一端固連在力臂31上的橫置的扭杆彈簧32和固設在後輪軸上的兩側板簧40，其特徵在於所述的後輪兩側板簧40的兩端分別通過依次鉸接的吊耳35、換向臂36、拉杆37、換向臂38相耦連；扭杆彈簧32之另一端分別通過固連的垂臂43及鉸連的平衡杆42與同側的板簧前端換向臂36相鉸連；中部鉸接於車架上的平衡臂10的兩端分別通過拉杆39鉸連在板簧40後端換向臂38上。
參照圖12，一種扭杆全耦連機械式消扭懸架，包括分別支承連接各輪的力臂31，各力臂31分別固連一縱向設置的扭杆彈簧32，其特徵在於同軸兩側的扭杆彈簧32之末端通過垂臂43和拉杆44、44′相鉸連，中部鉸接於車架上的平衡臂10兩端分別鉸連在前、後的拉杆44、44′上。
參照圖13，一種扭杆全耦連機械式消扭懸架，包括分別支承連接各輪的力臂31，各力臂31分別固連一橫向設置的扭杆彈簧32，其特徵在於各扭杆彈簧32之末端固連一垂臂43，同側前、後的垂臂43鉸連在一個拉杆45上，中部鉸接於車架上的平衡臂10的兩端鉸連在兩側拉杆46的一端上，兩側拉杆46的另一端分別鉸連在後端垂臂43上。
參照圖14，一種螺旋彈簧全耦連機械式消扭懸架，包括支承各輪的導向臂51和螺旋彈簧52；其特徵在於同側前、後導向臂51的一端通過中間連接有螺旋彈簧52的拉杆53相鉸連，中部鉸接於車架上的平衡臂10之兩端與兩側拉杆53相鉸連。
參照圖15，一種螺旋彈簧全耦式消扭懸架，包括支承各輪的螺旋彈簧61，其特徵在於同側的兩個螺旋彈簧61上端支承在一中部鉸接於車架上的三端平衡臂62的兩臂端上，左右兩側的三端平衡臂62的中端分別通過推力杆63與中部鉸接於車架上的平衡臂10兩端相鉸連。
權利要求
1.一種板簧全耦連機械式消扭懸架，包括固設在各車軸上的板簧，其特徵在於每個板簧的兩端通過鉸接的同向換向臂(4、4′)、(7、7′)和鉸連該兩端換向臂的拉杆(5)、(8)相耦連，同側前、後板簧(1)、(2)上的換向臂(4、4′)、(7、7′)互為反向；同側前、後板簧(1)、(2)通過相鄰端的換向臂(4′)、(7)鉸接的拉杆(6)呈反向耦連；左右兩側板簧通過一連接機構使其呈反向耦連。
2.根據權利要求1所述的板簧全耦連機械式消扭懸架，其特徵在於所述的前板簧(1)後端上的換向臂(4′)、後板簧(2)前端上的換向臂(7)分別通過吊耳(3)與板簧相鉸接，所述的耦連左右兩側板簧的連接機構是一中部鉸連在車架上的平衡臂(10)，其兩端通過拉杆(9)橫向鉸連在兩側板簧(2)後端的換向臂(7′)上。
3.根據權利要求1所述的板簧全耦連機械式消扭懸架，其特徵在於所述的前、後板簧(1)、(2)兩端上的換向臂(4、4′)、(7、7′)均分別通過吊耳(3)與板簧相鉸接，所述的耦連左右兩側板簧的連接機構是一中部鉸連在車架上的平衡臂(10)，其兩端通過拉杆(9)橫向鉸連在兩側板簧(2)後端的換向臂(7′)上。
4.根據權利要求3所述的板簧全耦連機械式消扭懸架，其特徵在於在前、後板簧(1)、(2)的前面還設有一端鉸接於車架，其另一端鉸接在板簧(1)、(2)的前端或車軸上的導向杆(11)、(12)。
5.一種板簧全耦連機械式消扭懸架，包括固設在各車軸上的板簧，其特徵在於每個板簧的兩端通過鉸接的同向換向臂(4、4′)、(7、7′)和鉸連該兩端換向臂的拉杆(5)、(8)相耦連，同側前、後板簧(1)、(2)上的換向臂(4、4′)、(7、7′)互為反向；同側前、後板簧(1)、(2)通過鉸接其相鄰端的縱向平衡臂(13)呈反向耦連；左右兩側板簧通過一連接機構使其呈反向耦連。
6.根據權利要求5所述的板簧全耦連機械式消扭懸架，其特徵在於所述的耦連左右兩側板簧的連接機構是一中部鉸連在車架上的平衡臂(10)，其兩端通過拉杆(9)橫向鉸連在兩側板簧(2)後端的換向臂(7′)上。
7.根據權利要求5所述的板簧全耦連機械式消扭懸架，其特徵在於所述的平衡臂(10)，之兩端通過拉杆(8)、(9)和換向臂(7′)鉸連在兩側板簧(2)上。
8.根據權利要求5所述的板簧全耦連機械式消扭懸架，其特徵在於所述的耦連左右兩側板簧的連接機構是由平衡杆(16)兩端鉸連的鉸接在車架上的反向換向臂(14)、(15)組成，其兩端換向臂(14)、(15)通過拉杆(9)橫向鉸連在兩側板簧(2)後端的換向臂(7′)上。
9.一種板簧半耦連機械式消扭懸架，包括固設在各車軸上的板簧，其特徵在於前板簧(1)之後端和後板簧(2)之前端分別通過吊耳(3)鉸接互為反向的換向臂(4′)、(7)；同側前、後板簧(1)、(2)通過相鄰端的換向臂(4′)和(7)鉸接的拉杆(6)呈反向耦連；左右兩側板簧通過中部鉸接在車架上的平衡臂(10)之兩端鉸連兩側後板簧(2)前端的換向臂(7)上鉸接的拉杆(9)，使其呈反向耦連。
10.一種板簧全耦連機械式消扭懸架，包括兩個分別支承連接兩個輪軸的板簧(21)，其特徵在於所述的兩板簧(21)的中部分別通過設有擺臂(22′)的固定座(22)鉸接於車架上，兩個擺臂(22′)通過兩端鉸接的推力杆(23)與中部鉸接於車架上的平衡臂(10)相耦連。
11.一種扭杆一板簧全耦連機械式消扭懸架，包括支承連接前輪的兩個力臂(31)、前端固連在力臂(31)上的縱置的扭杆彈簧(32)和固設在後輪軸上的兩側板簧(40)，其特徵在於所述的後輪兩側板簧(40)的兩端分別通過依次鉸接的換向臂(36)、拉杆(37)、換向臂(38)、吊耳(39)相耦連；扭杆彈簧(32)之後端與橫向換向臂(33)固連，左右兩橫向換向臂(33)的一端通過橫向平衡杆(34)相鉸連，其另一端分別通過吊耳(35)與同側的板簧(40)前端上的換向臂(36)相鉸連。
12.根據權利要求11所述的扭杆-板簧全耦連機械式消扭懸架，其特徵在於所述的吊耳(35)通過縱向換向臂(41)及縱向平衡杆(42)與換向臂(36)相鉸連。
13.一種扭杆-板簧全耦連機械式消扭懸架，包括支承連接前輪的兩個力臂(31)、一端固連在力臂(31)上的橫置的扭杆彈簧(32)和固設在後輪軸上的兩側板簧(40)，其特徵在於所述的後輪兩側板簧(40)的兩端分別通過依次鉸接的吊耳(35)、換向臂(36)、拉杆(37)、換向臂(38)相耦連；扭杆彈簧(32)之另一端分別通過固連的垂臂(43)及鉸連的平衡杆(42)與同側的板簧前端換向臂(36)相鉸連；中部鉸接於車架上的平衡臂(10)的兩端分別通過拉杆(39)鉸連在板簧(40)後端換向臂(38)上。
14.一種扭杆全耦連機械式消扭懸架，包括分別支承連接各輪的力臂(31)，各力臂(31)分別固連一縱向設置的扭杆彈簧(32)，其特徵在於同軸兩側的扭杆彈簧(32)之末端通過垂臂(43)和拉杆(44)、(44′)相鉸連，中部鉸接於車架上的平衡臂(10)兩端分別鉸連在前、後的拉杆(44)、(44′)上。
15.一種扭杆全耦連機械式消扭懸架，包括分別支承連接各輪的力臂(31)，各力臂(31)分別固連一橫向設置的扭杆彈簧(32)，其特徵在於各扭杆彈簧(32)之末端固連一垂臂(43)，同側前、後的垂臂(43)鉸連在一個拉杆(45)上，中部鉸接於車架上的平衡臂(10)的兩端鉸連在兩側拉杆(46)的一端上，兩側拉杆(46)的另一端分別鉸連在後端垂臂(43)上。
16.一種螺旋彈簧全耦連機械式消扭懸架，包括支承各輪的導向臂(51)和螺旋彈簧(52)；其特徵在於同側前、後導向臂(51)的一端通過中間連接有螺旋彈簧(52)的拉杆(53)相鉸連，中部鉸接於車架上的平衡臂(10)之兩端與兩側拉杆(53)相鉸連。
17.一種螺旋彈簧全耦式消扭懸架，包括支承各輪的螺旋彈簧(61)，其特徵在於同側的兩個螺旋彈簧(61)上端支承在一中部鉸接於車架上的三端平衡臂(62)的兩臂端上，左右兩側的三端平衡臂(62)的中端分別通過推力杆(63)與中部鉸接於車架上的平衡臂(10)兩端相鉸連。
全文摘要
本發明涉及適用於各種輪式車輛的可消除車身扭轉載荷的機械式消扭懸架。下端固接在車輪軸上的各懸架彈性元件的上端置於一鉸支於車身的連接機構上，使之可與車身產生相對運動並實現下述形式的縱向與橫向同時隅連；同側前、後彈性元件通過一連接機構使其呈反向耦連；左右兩側彈性元件通過一連接機構使其呈反向耦連。即是將車輛各輪上的懸架單元進行前後、左右的整體耦連，形成力矩的平衡，使各輪負荷均勻化，從而消減因車輪負荷不均勻所引起車架的扭轉負荷，並改善車輪對地面的附著，提高汽車的平順性和通過性。依此構思，可將各種不同類型懸架構成全耦式消扭懸架。
文檔編號B60G21/00GK1557646SQ20041001067
公開日2004年12月29日 申請日期2004年2月12日 優先權日2004年2月12日
發明者郭孔輝 申請人:吉林大學