一種應用於分布式驅動電動汽車的可摺疊懸架機構的製作方法

2023-09-24 04:07:40

本發明屬於汽車懸架機構技術領域，具體涉及一種應用於分布式驅動電動汽車的可摺疊懸架機構。

背景技術：

目前的懸架設計中為了保持轉向輕便，要求有合適的主銷偏移距(scrubradius，即主銷軸線在地面投影點與輪胎接地中心的水平距離)。若主銷偏移距較大，汽車會產生一個較大的繞主銷的力矩，轉向時需要駕駛員施加較大的力才能完成轉向操作，同時該力矩也會增大輪胎磨損，對制動產生不利影響。

在現有的懸架設計中如果想要同時滿足主銷內傾與主銷偏移距的條件，就會使主銷下端點的空間布置位置處於汽車車輪的內部空間，設計結構中，對於含有橫向下臂的懸架，外伸的下臂會在幾何空間上限制車輪的轉角範圍，使汽車無法獲得較大轉向角。對於這些懸架(如麥弗遜式懸架，雙橫臂式懸架)若僅改變懸架下臂相對於車輪的空間位置，雖能夠得到比較大的轉向角，但會導致懸架受力不均，動態車輪定位參數效果不好；對於沒有橫向下臂的懸架，如燭式懸架可以在懸架變形時比較好的保持車輪定位參數，採用合適的結構也可以獲得比較大的轉向角，但燭式懸架受力不均，側向力完全由主銷和主銷套筒承受，磨損嚴重，而且燭式懸架車輪定位參數基本在設計時就已經固定，不會隨著汽車不同的運行工況進行自動調整，動態特性較差，目前已很少採用。所以在現有的懸架系統設計過程中，大轉向角與較好的動態車輪定位參數往往難以兼得。

目前由於轉向角的限制，汽車的轉彎半逕往往會隨著轉向角的增大而增大，汽車難以在較小空間內完成大角度轉向或原地轉向。

技術實現要素：

針對上述現有技術中的不足，本發明提供了一種應用於分布式驅動電動汽車的可摺疊懸架機構，使汽車能夠做到原地轉向或橫向行駛，同時可以使汽車在行駛時能獲得較好的車輪/主銷定位參數。結合說明書附圖，本發明的技術方案如下：

一種應用於分布式驅動電動汽車的可摺疊懸架機構，安裝在車身8與對應車輪的轉向節之間，其特徵在於：

所述可摺疊懸架機構與轉向機構相配合實現對車輪的縱向或橫向設置；

所述可摺疊懸架機構由下控制臂6、液壓缸7、第一連杆9、限位盤10和第二連杆11組成；

所述下控制臂6的一端與車身8球鉸連接，另一端與車輪的轉向節3球鉸連接；

所述液壓缸7的活塞杆端鉸接於第一連杆9和第二連杆11之間，三者之間形成轉動副；所述第一連杆9的另一端與車身8球鉸連接，所述第二連杆11的另一端與下控制臂6的另一端鉸接，所述液壓缸7的缸體端與車身8球鉸連接；

所述限位盤10安裝在第一連杆9和第二連杆11鉸接處，以限制第一連杆9和第二連杆11之間的相對轉角範圍；

所述限位盤10的端面上開有兩個弧形滑道，在限位盤10內設有兩個短杆，所述短杆的一端均鉸接於限位盤10的中心孔，兩個短杆的另一端通過螺栓或銷分別與第一連杆9和第二連杆11相連，所述螺栓或銷分別在對應的弧形滑道內運動，通過對第一連杆9和第二連杆11之間相對轉角的限定，實現對車輪的縱向或橫向位置的限定。

所述限位盤10的端面上開有兩個弧形的第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l，在限位盤10的側面沿徑向開有兩個扇形槽，兩個扇形槽與第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l位置相對應；在所述限位盤10一側的扇形槽內沿徑向安裝有第一短杆9a，第一短杆9a的一端鉸接於限位盤的中心孔10p處，第一連杆9與第一短杆9a通過螺栓或定位銷相連接於第一短杆孔9p，且所述螺栓或定位銷設置在第一短杆滑道9l內，第一短杆9a隨著第一連杆9沿第一短杆滑道9l轉動；在限位盤10另一側的扇形槽內沿徑向安裝有第二短杆11a，第二短杆11a的一端鉸接於限位盤的中心孔10p處，且第二連杆11與第二短杆11a通過螺栓或定位銷相連接於第二短杆孔11p，第二短杆11a隨著第二連杆11沿第一短杆滑道11l轉動；

所述限位盤10通過在中心孔10p內安裝螺栓，固定於第一連杆9和第二連杆11的連接處。

一種應用於分布式驅動電動汽車的可摺疊懸架機構，安裝在車身8與對應車輪的轉向節之間，由下控制臂6、液壓缸7、第一連杆9、限位板11b和第二連杆11組成；

所述下控制臂6的一端與車身8球鉸連接，另一端與車輪的轉向節3球鉸連接；

所述液壓缸7的活塞杆端鉸接於第一連杆9和第二連杆11之間，三者之間形成轉動副；所述第一連杆9的另一端與車身8球鉸連接，所述第二連杆11的另一端與下控制臂6的另一端鉸接，所述液壓缸7的缸體端與車身8球鉸連接；

所述限位板11b安裝在與第一連杆9相連接一端的第二連杆11上，通過與第一連杆9發生幹涉來限制第一連杆9和第二連杆11之間的相對轉角範圍，通過對第一連杆9和第二連杆11之間相對轉角的限定，實現對車輪的縱向或橫向位置的限定。

與可摺疊懸架機構相配合的轉向機構為免橫拉杆轉向機構，所述免橫拉杆轉向機構由減速機構15、轉向動力機構16、減振器套筒17、套筒連杆18、上轉向臂19、下轉向臂20、支架連杆21、球籠式萬向節22以及軸承23組成；

所述轉向動力機構16由電機16b和聯軸器16a同軸連接組成；所述減速器15由齒輪15a、絲槓15b和螺母15c組成，其中，所述絲槓15b與聯軸器16a同軸連接，螺母15c安裝在絲槓15b上，且螺母15c的外表面加工有圓柱齒條，所述齒輪15a的中心軸與絲槓15b垂直設置，齒輪15a與螺母15c的外表面相嚙合形成齒輪齒條副；

所述球籠式萬向節22、軸承23和減振器套筒17自上而下依次安裝在減速機構15下方的中心軸上，所述套筒連杆18一端固定連接在減振器套筒17的側壁上，所述套筒連杆18另一端、上轉向臂19、下轉向臂20和支架連杆21的一端依次鉸接，支架連杆21的另一端與轉向節3固定連接，所述上轉向臂19和下轉向臂20沿著減振器4的軸向設置。

所述液壓缸7上安裝有液壓缸鎖止裝置。

與現有技術相比，本發明的有益效果在於：

1、本發明所述一種應用於分布式驅動電動汽車的可摺疊懸架機構的結構簡單，佔用空間小，能夠在汽車靜態或低速時獲得較大轉向角,提高汽車的機動性和通過性。

2、本發明所述一種應用於分布式驅動電動汽車的可摺疊懸架機構的結構緊湊，具有較合適的主銷偏移距，轉向輕便，制動穩定性提高。

3、本發明所述一種應用於分布式驅動電動汽車的可摺疊懸架機構在獲得較大轉向角的基礎上，還能夠提供更加合適的車輪定位參數，解決了傳統懸架設計中大轉向角與較好動態車輪定位參數之間的矛盾，獲得更好的操縱穩定性。

4、本發明所述一種應用於分布式驅動電機汽車的可摺疊懸架機構較傳統懸架相比受力條件較好。

5、本發明所述一種應用於分布式驅動電機汽車的可摺疊懸架提高汽車設計的自由度，同時杆件、橡膠襯套等零件便於更換。

附圖說明

圖1是本發明所述可摺疊懸架機構與橫拉杆式轉向機構配合連接的立體結構示意圖；

圖2是本發明所述可摺疊懸架機構中，第一連杆、第二連杆、液壓缸和限位盤之間的連接關係示意圖；

圖3是本發明所述可摺疊懸架機構中，限位盤的外部結構示意圖；

圖4是本發明所述可摺疊懸架機構中，限位盤的內部結構示意圖；

圖5a是本發明所述可摺疊懸架機構中，採用限位盤時，懸架未摺疊時的結構原理簡圖；

圖5b是本發明所述可摺疊懸架機構中，採用限位盤時，懸架完成摺疊後的結構原理簡圖；

圖6是本發明所述可摺疊懸架機構中，採用限位盤時，懸架完成摺疊後部分三維結構示意圖；

圖7是本發明所述可摺疊懸架機構中，採用限位板時，懸架未摺疊時部分三維結構示意圖；

圖8是本發明所述可摺疊懸架機構中，採用限位板時，懸架未摺疊時部分平面結構示意圖；

圖9是本發明所述可摺疊懸架機構中，採用限位板時，懸架摺疊時的部分三維結構示意圖；

圖10是採用本發明所述可摺疊懸架機構的免橫拉杆轉向機構的外部結構示意圖；

圖11是採用本發明所述可摺疊懸架機構的免橫拉杆轉向機構的內部結構示意圖。

圖中：

1車輪,2制動盤，3轉向節4減振器，5轉向橫拉杆,

6下控制臂，7液壓缸，8車身，9第一連杆，10限位盤，

11第二連杆，12輪轂電機,13制動鉗支座，14制動鉗，15減速機構，

16轉向動力機構，17減振器套筒，18套筒連杆，19上轉向臂，20下轉向臂，

21支架連杆，22球籠式萬向節，23軸承；

9a第一短杆，9p第一短杆孔，9l第一短杆滑道10p中心孔，11a第二短杆，

11b限位板，11p第二短杆孔，11l第二短杆滑道，15a齒輪，15b絲槓，

15c螺母，16a聯軸器，16b電機。

具體實施方式

為進一步闡述本發明的技術方案及其所帶來的有益效果，結合說明書附圖，本發明的具體實施方式如下：

如圖1和圖2所示，本發明提供了一種應用於分布式驅動電動汽車的可摺疊懸架機構，所述可摺疊懸架機構安裝在車身8與對應車輪處的轉向節3之間，在適用本發明所述的可摺疊懸架機構為傳統的橫拉杆式轉向機構。在橫拉杆式轉向機構中，轉向驅動力將沿著轉向橫拉杆5，並通過球鉸傳遞到轉向節3來完成轉向操作。所述可摺疊懸架機構可採用麥弗遜式懸架或雙橫臂式懸架結構，在本實施例中，優選地採用麥弗遜式懸架，所述可摺疊懸架機構由下控制臂6、液壓缸7、第一連杆9、限位盤10和第二連杆11組成。

所述下控制臂6的一端通過關節軸承與車身8球鉸連接，下控制臂6的另一端與車輪的轉向節3球鉸連接。

所述第一連杆9和第二連杆11通過螺栓鉸接，所述液壓缸7的活塞杆端部也通過該螺栓鉸接於第一連杆9和第二連杆11之間，三者之間形成轉動副；所述限位盤10也通過該螺栓安裝在第一連杆9和第二連杆11外側，以限制第一連杆9和第二連杆11之間的相對轉角。

所述第一連杆9的另一端與車身8通過關節軸承鉸接，所述第二連杆11的另一端與下控制臂6的另一端鉸接，所述液壓缸7的缸體端通過關節軸承與車身8球鉸連接，且液壓缸7位於下控制臂6與第一連杆9之間並靠近下控制臂6一側；所述限位盤通過螺栓安裝於第一連杆9和第二連杆11的鉸接處。所述液壓缸7上還安裝有液壓缸鎖止裝置。

上述下控制臂6、第一連杆9和液壓缸7的缸體端均通過關節軸承與車身8球鉸連接，除採用關節軸承外，還可採用球頭或橡膠襯套等柔性連接方式實現部件間的球鉸連接。

所述第二連杆11的兩端內側為中空結構，為懸架摺疊時相鄰杆件留出運動空間，避免摺疊之後杆件之間產生運動幹涉。

本發明所述液壓缸7，在滿足液壓傳動條件的前提下，可更換為雙活塞式液壓缸。

本發明所述可摺疊懸架機構對制動器的種類無特殊要求，因此可以選用定鉗盤式制動器、鼓式制動器或浮鉗盤式制動器。如圖1所示，在本實施例中，與本發明所述可摺疊懸架機構配合使用的是浮鉗盤式制動器，所述浮鉗盤式制動器包括制動盤2，制動鉗14以及制動鉗支座13。安裝本發明所述可摺疊懸架機構的汽車，其減振器4通過螺栓固定在轉向節3上。減振器4對應的螺旋彈簧固定在彈簧座內，彈簧座通過螺栓與減振器4連接。減振器4的下方支柱通過套筒和螺栓以實現固定在轉向節上。如有需要，可在減振器4的支柱下方添加橫向穩定杆。另外，由於本發明所述的可摺疊懸架機構僅涉及對現有懸架下擺臂相關聯結構進行改進，對減振器4等其他部件結構無需另外特殊設計，因此在滿足設計要求的前提下，也可採用雙橫臂式懸架結構。

如圖3和圖4所示，所述限位盤10的端面上開有兩個弧形的第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l；第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l與限位盤10同心，在限位盤10的側面沿徑向開有兩個扇形槽，所述兩個扇形槽與第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l位置相對應；在所述限位盤10一側的扇形槽內沿徑向安裝有第一短杆9a，第一短杆9a的一端鉸接於限位盤的中心孔10p處，第一連杆9與第一短杆9a通過螺栓或定位銷相連接於第一短杆孔9p，且所述螺栓或定位銷設置在第一短杆滑道9l內，第一短杆9a隨著第一連杆9沿第一短杆滑道9l轉動；在限位盤10另一側的扇形槽內沿徑向安裝有第二短杆11a，第二短杆11a的一端同樣鉸接於限位盤的的中心孔10p處，第二連杆11與第二短杆11a通過螺栓或定位銷相連接於第二短杆孔11p，第二短杆11a隨著第二連杆11沿第一短杆滑道11l轉動。

由於第一短杆孔9p和第二短杆孔11p的存在，第一短杆9a和第二短杆11a僅會隨著第一連杆9和第二連杆11做出繞中心孔10p的轉動，兩者的轉動範圍由第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l確定，第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l兩端的限位點分別限定車輪呈水平縱向和呈水平橫向時的位置，即，當在液壓缸7的驅動及第一連杆9和第二連杆11的推動下，車輪呈縱向設置，實現縱向行駛狀態時，第一連杆9和第二連杆11分別到達第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l一端的限位點；當在液壓缸7的驅動及第一連杆9和第二連杆11的拉動下，車輪呈橫向，實現收起或橫向行駛狀態時，第一連杆9和第二連杆11分別到達第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l另一端的限位點。

在本實施例中，在第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l的限定下，第一連杆9和第二連杆11在液壓缸7的帶動下，當液壓缸7活塞杆伸出使第一連杆9和第二連杆11之間夾角為180度，即二者處於同一直線使車輪呈縱向設置時，限位盤10的第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l達到一個限位點，限制第一連杆9和第二連杆11無法繼續相對摺疊；當液壓缸7活塞杆縮回使第一連杆9和第二連杆11向內摺疊至使車輪旋轉90度呈橫向設置的位置時，限位盤10的第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l達到另一個限位點，限制第一連杆9和第二連杆11無法繼續相對摺疊。

所述限位盤10通過在中心孔10p內安裝螺栓，固定於第一連杆9和第二連杆11的連接處，且所述限位盤10不會隨著第一短杆9a和第二短杆11a轉動，限位盤10僅會在液壓缸7的活塞杆帶動下做直線運動。

上述限位盤10中，通過限定第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l的的弧度，進而限定第一短杆9a和第二短杆11a的旋轉角度範圍，最終限制第一連杆9和第二連杆11的轉角範圍，上述限位盤的結構簡單，佔用空間小。

如圖5a所示，當汽車正常行駛時，選擇將本發明所述懸架機構進行伸展操作，使懸架機構打開；液壓缸7的活塞杆向外伸出運動，並將動作通過球頭傳遞到第一連杆9和第二連杆11，使第一連杆9和第二連杆11相對旋轉伸展，當第一連杆9和第二連杆11運動至一條直線上時，此時限位盤10的第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l對第一連杆9和第二連杆11進行限位，限制第一連杆9和第二連杆11繼續反向運動摺疊，使第一連杆9和第二連杆11保持直線狀態，進而保證第一連杆9和第二連杆11空間運動位置的準確性。同時，第二連杆11帶動下控制臂6向外側展開，使下控制臂6、第二連杆11和第一連杆9向外伸展運動至極限位置，三者並處於靜止平衡狀態。此時，通過液壓缸鎖止裝置鎖止液壓缸7，使整個懸架機構平穩固定，此時懸架中的下控制臂6、液壓缸7、第一連杆9、第二連杆11和限位盤10組成的懸架機構可以和傳統懸架一樣進行正常工作。

如圖5b和圖6所示，當汽車靜止或低速行駛時，選擇將本發明所述懸架機構進行收縮操作，使懸架機構摺疊；液壓缸7的活塞杆向內收縮運動，並將動作通過活塞杆另一端端部傳遞到第一連杆9和第二連杆11，拉動第一連杆9和第二連杆11向內收縮，第一連杆9向內收縮時帶動液壓缸7整體向車身8一側收縮，第二連杆11向內收縮時帶動下控制臂6向內收縮，直到液壓缸7的活塞杆向內收縮到達行程終點，此過程中，與下控制臂6對應安裝的輪胎在液壓缸7的驅動下轉角90度，此時，限位盤10的第一短杆滑道9l和第二短杆滑道11l對第一連杆9和第二連杆11進行限位，限制第一連杆9和第二連杆11繼續相對向內摺疊，進而保證第一連杆9和第二連杆11空間運動位置的準確性。此時，通過液壓缸鎖止裝置鎖止液壓缸7，此時輪胎從縱向位置轉角90度轉為橫向位置，如圖6所示，通過控制輪轂電機12並配合轉向系統，可以實現汽車的原地轉向或橫向行駛操作。

上述限位盤10作為限位機構來確保第一連杆9和第二連杆11相對運動位置的準確性，進而保證車輪呈縱向或橫向的位置準確。除此之外，還可選用限位板作為限位機構，同樣可以實現第一連杆9和第二連杆11相對運動位置的準確性。

如圖7所示，所述限位板11b安裝在第二連杆11上，所述限位板11b安裝在與第一連杆9相連接一端的第二連杆11上，當液壓缸7的活塞杆端向外伸出，推動第一連杆9與第二連杆11運動一條直線上時，如圖8所示，圖8為圖7的後視平面圖，限位板11b擋住了第一連杆9的末端，若第一連杆9繼續轉動會與限位板11b靠向第二連杆11的內側平面發生幹涉，限位板11b對第一連杆9進行限位，限制第一連杆9無法繼續轉動，此時第一連杆9與第二連杆11的帶動下，車輪將呈縱向設置；同理，如圖9所示，當液壓缸7的活塞向內收縮，拉動第一連杆9與第二連杆11摺疊旋轉時，若第一連杆9繼續摺疊旋轉會與限位板11b的上沿發生幹涉，限位板11b對第一連杆9進行限位，使第一連杆9無法繼續轉動，此時第一連杆9與第二連杆11的帶動下，車輪將旋轉90度角轉為呈橫向設置。上述通過在第二連杆11上加設限位板11b所組成的限位機構結構簡單，佔用空間小，但是對限位板11b的材料耐磨性和抗衝擊性要求較高。

如前所述，本發明所述的可摺疊懸架機構適用於傳統的橫拉杆式轉向機構，如圖1所示，在橫拉杆式轉向機構中，轉向驅動力將沿著轉向橫拉杆5，並通過球鉸傳遞到轉向節3來完成轉向操作。

如圖10所示，本發明所述的可摺疊懸架機構還適用於另一種新型的轉向機構中，即免橫拉杆轉向機構，所述免橫拉杆轉向機構由減速機構15、轉向動力機構16、減振器套筒17、套筒連杆18、上轉向臂19、下轉向臂20、支架連杆21、球籠式萬向節22以及軸承23組成。具體結構及實施方式如下：

如圖10所示，轉向動力機構16與減速機構15相連，所述球籠式萬向節22安裝在減速機構15下方的中心軸上，軸承23同軸安裝在球籠式萬向節22的下方，減速器套筒17與軸承23的內圈固定，使減速器套筒17沿減速機構15的中心軸轉動；套筒連杆18一端固定連接在減振器套筒17的側壁上，另一端與上轉向臂19的上端鉸接，轉向臂19的下端與下轉向臂20的上端鉸接，下轉向臂20的下端與支架連杆21的一端鉸接，支架連杆21的另一端與轉向節3的外側固定連接，所述上轉向臂19和下轉向臂20沿著減振器4的軸向設置。

如圖11所示，所述轉向動力機構16由電機16b和聯軸器16a同軸連接組成；所述減速器15由齒輪15a、絲槓15b和螺母15c組成，其中，所述絲槓15b與聯軸器16a同軸連接，螺母15c安裝在絲槓15b上，且螺母15c的外表面加工有圓柱形齒條結構，所述齒輪15a的中心軸與絲槓15b垂直設置，齒輪15a與螺母15c的外表面相嚙合形成齒輪齒條副。

如圖11所示，方向盤將轉向信號傳遞到汽車電控單元ecu，所述轉向動力機構16接收汽車電控單元ecu發送的轉向信號並輸出動力，ecu將轉向信號發送到電機16b，電機輸出軸將動力通過聯軸器16a傳遞到絲槓15b，螺母15c與齒輪15a嚙合形成齒輪齒條傳動副，進而將動力傳遞至齒輪15a。

如圖10所示，所述齒輪15a中心軸穿過球籠式萬向節22和軸承23，並帶動減振器套筒17轉動，動力通過與減振器套筒17依次連接的套筒連杆18、上轉向臂19、下轉向臂20和支架連杆21依次傳遞到轉向節3，進而帶動車輪完成轉向操作。

與此同時，鉸接在一起的上轉向臂19和下轉向臂20與減振器4相適應，在彈簧壓縮後，轉向機構二仍然能夠完成轉向操作，不會受到影響，同時球籠式萬向節22保證了彈簧壓縮時，下方減振器4仍然具有繞減振器軸線轉動的自由度。

與傳統的橫拉杆式轉向機構相比，免橫拉杆轉向機構免去了轉向橫拉杆的限制，汽車的底盤布置可以有更大的發揮空間，適用於集成度較高的電動車，免橫拉杆轉向機構易於實現橫向行駛，但是，相比於傳統的橫拉杆式轉向機構，免橫拉杆轉向機構的簧下質量增加，動態響應能力略有下降且免橫拉杆轉向機構對汽車的電子控制單元(ecu)的算法精度和可靠性要求較高。

綜上所述，本發明通過改變傳統懸架下擺臂結構實現了車輪的大轉向角，同時主銷偏移距大小合適，對轉向系統沒有太大影響，能夠獲得動態特性比較良好的車輪定位參數。解決了汽車設計中，大轉向角與較好車輪動態參數的矛盾。