專利名稱：一種保持車輪定位參數(shù)不變的多連桿后獨立懸架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車懸架系統(tǒng)，特別涉及空間多連桿后獨立懸架系統(tǒng)，屬于汽車工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從機構(gòu)學(xué)上來看，懸架與轉(zhuǎn)向系都是空間多連桿機構(gòu)，它們的性能在很大程度上決定了 汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。懸架是車架(或承載式車身)與車橋(或車輪)之間一切 傳力連接裝置的總稱，其功用主要有①緩和由路面不平引起的沖擊而導(dǎo)致的振動。有合適 的減振性能，使汽車的振動頻率較低，振動衰減快。保證汽車具有良好的行駛平順性以及乘 員承受的振動加速度不超過國際標(biāo)準(zhǔn)界限值。②能可靠地傳遞車輪與車身間的一切力和力矩， 零部件質(zhì)量輕并有足夠的強度和壽命。③保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性，有適當(dāng)?shù)目箓?cè)傾能 力，有良好的抗"點頭"和抗"仰頭"能力。④當(dāng)車輪跳動時，能夠有利于減輕輪胎的磨損。 ⑤導(dǎo)向機構(gòu)應(yīng)使車輪外傾角、主銷內(nèi)傾角和后傾角等車輪的定位參數(shù)變化不大，車輪與導(dǎo)向 機構(gòu)的運動協(xié)調(diào)，無擺振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向時保證汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性。上述五條的具體內(nèi)容請
參見劉惟信主編.汽車設(shè)計.北京清華大學(xué)出版社.2001年7月.過學(xué)迅，鄧亞東 主編.汽車設(shè)計.北京人民交通出版社.2005年8月.1Madhusudan Raghavan, Number and Dimensional Synthesis of Independent Suspension Mechanisms, Mechanism and Machine Theory, Vol. 31， No. 8， November, 1996, pp. 1141-1153.。
"高速、安全、環(huán)保、舒適"已成為二十一世紀(jì)汽車發(fā)展的必然趨勢。"高速和安全" 要求汽車有良好的操縱穩(wěn)定性；"舒適"則要求汽車有良好的行駛平順性。雖然現(xiàn)代懸架結(jié) 構(gòu)多種多樣，但是懸架一般都由彈性元件、阻尼元件以及導(dǎo)向裝置三個部分組成。其中，導(dǎo) 向裝置具有傳遞除垂直力以外其它力和全部力矩的作用，保證車輪按最佳軌跡相對于車身運 動。常見的導(dǎo)向裝置有斜置單臂式、單橫臂式、雙橫臂式、單縱臂式、雙縱臂式、燭式、 麥弗遜式以及多連桿式導(dǎo)向裝置。
目前，懸架在機械結(jié)構(gòu)上大致可分為兩大類非獨立懸架和獨立懸架。隨著汽車速度的 不斷提高，非獨立懸架已不能滿足行駛平順性和操縱穩(wěn)定性方面的要求。因此獨立懸架得到 了很大的發(fā)展。
獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是兩側(cè)的車輪單獨地通過彈性懸架掛在車架(或車身)的下面。采 用獨立懸架時，車橋都做成斷開的。因此有以下優(yōu)點①在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)， 兩側(cè)車輪可以獨立運動，而互不影響，這樣在不平道路上行駛時可以減少車架和車身的振動， 而且有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象。②減少了汽車非簧載質(zhì)量(即不由彈簧支承的 質(zhì)量)。在非獨立懸架情況下，整個車橋和車輪都屬于非簧載質(zhì)量部分。在獨立懸架情況下，
對驅(qū)動橋而言，由于主減速器，差速器及其外殼都固定在車架上，成了簧載質(zhì)量；對轉(zhuǎn)向橋而言，它僅具有轉(zhuǎn)向主銷和轉(zhuǎn)向節(jié)，而中部的整體梁不再存在。所以采用獨立懸架時，非簧 載質(zhì)量包括車輪質(zhì)量和懸架系統(tǒng)中的一部分零件的全部或部分質(zhì)量，顯然比用非獨立懸架時 非簧載質(zhì)量要小得多。在道路條件和車速相同時非簧載質(zhì)量愈小，則懸架所受到的沖擊載荷 愈小。故采用獨立懸架可以提高汽車的平均行駛速度。③采用斷丌式車橋時，發(fā)動機總成的 位置便可以降低和前移使汽車重心下降，提高了汽車行駛穩(wěn)定性。同時給予車輪較大的上下 運動空間，因而可以將懸架剛度設(shè)計得較小，使車身振動頻率降低，以改善行駛平順性。以 上優(yōu)點使獨立懸架被廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代汽車上，特別是轎車的轉(zhuǎn)向輪都普遍采用了獨立懸架。 獨立懸架多采用螺旋彈簧或扭桿彈簧作為彈性元件，鋼板彈簧和其它形式的彈簧用得較少。
而近二十年來發(fā)展起來的多連桿式懸架則不屬于以上三種，其車輪作空間運動，而不能 歸于以上任何一種。現(xiàn)階段雖然以麥弗遜式懸架和雙橫臂式懸架應(yīng)用較為廣泛，但是多連桿 式懸架也獲得了設(shè)計者的青睞，現(xiàn)在已用在了許多豪華轎車上。參見Madhusudan Raghavan, Number and Dimensional Synthesis of Independent Suspension Mechanisms, Mechanism and Machine Theory, Vol. 31， No. 8, November, 1996, pp. 1141—1153.。
從理論上講，為了滿足運動學(xué)要求，使用三條連桿的懸架系統(tǒng)就足夠了。但三連桿懸架 或者為保證輪胎導(dǎo)向精度選用足夠大的連接剛度而使平順性惡化，或者為滿足平順性采用足 夠的連接彈性而使操縱性能惡化。因而，三連桿懸架系統(tǒng)很難既滿足平順性又能很好地滿足 操縱穩(wěn)定性的要求，所以多連桿懸架得到了廣泛的應(yīng)用。
五連桿懸架系統(tǒng)是由Daimler-Benz最先用在W201以及W124系列車型中，并最早命名為 多連桿懸架系統(tǒng)。參見P. A. Simionescu and D. Beale， Synthesis and Analysis of the Five-Link Rear Suspension System Used in Automobiles, Mechanism and Machine Theory, Vol. 37, No. 9, S印tember, 2002, pp. 815-832.。目前，已經(jīng)有很多類型的高級轎車使 用了五連桿懸架系統(tǒng)；其基本結(jié)構(gòu)形式如圖1所示，其中40、l，2,…,5j為車身上的點， A(z、l,2，…,5)為車輪上的點，彈簧-減振器系統(tǒng)(^(^通過<^點連接桿件455，通過q點連 接車身。因此，五連桿懸架轉(zhuǎn)向節(jié)的空間運動受到五條空間并聯(lián)的連桿的約束，外部受力則 由彈簧-減振器吸收。如W201 (Mercedes 190/190E)和W124 (200D/300E)、 BMW的后懸架 系統(tǒng)、Nisan 240Sxey Volvo 760 GLE等都采用了五連桿獨立懸架機構(gòu)。盡管以上汽車開發(fā) 商開發(fā)出了五連桿懸架系統(tǒng)，但空間五連桿懸架系統(tǒng)的車輪定位參數(shù)對結(jié)構(gòu)參數(shù)比較敏感。 這里，車輪的定位參數(shù)主要指車輪外傾角、主銷內(nèi)傾角和后傾角、左右輪距以及前后軸距。 空間五連桿懸架在提高汽車操縱穩(wěn)定性和平順性的同時并不能保證車輪定位參數(shù)不變，因而， 輪胎的磨損仍很嚴(yán)重，乘坐舒適性也受到了一定程度的影響。
雖然常規(guī)的懸架系統(tǒng)基本上能夠滿足上述懸架的五條功能要求，但在實際應(yīng)用上，只要 當(dāng)車輪跳動時，車輪的定位參數(shù)發(fā)生任何變化，都會導(dǎo)致輪胎的磨損和對車身的沖擊。而這 一點是目前幾乎所有懸架都共有的缺點。如何能夠保證車輪跳動時車輪的定位參數(shù)不會發(fā)生 變化是獨立懸架結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中的一個重點和難點。因此，發(fā)明人曾提出了一種可用于汽車懸架系統(tǒng)的豎向平移式空間多連桿前后獨立懸架， 以實現(xiàn)車輪的定位參數(shù)保持不變，參見Jing-Shan Zhao, Fu-lei Chu and Zhi-Jing Feng, Synthesis of Rectilinear Motion Generating Spatial Mechanism with Application to Automotive Suspension[J]， ASME Journal of Mechanical Design, Vol. 130， No. 6， June 2008， pp. 065001/1-065001/8.趙景山，褚福磊.豎向平移式空間多連桿獨立懸架[P].中 國專利200610113114.2， 2007-2-28.。但由于結(jié)構(gòu)中的連桿受到拉、彎、剪、扭的復(fù)雜載 荷，因此結(jié)構(gòu)整體的強度和剛度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有良好強度和剛度的能保持車輪定位參數(shù)不變的多連桿后獨 立懸架，以實現(xiàn)在保持車輪定位參數(shù)不變的同時，連桿的承載主要為彎、剪形式的簡單載荷 或連桿具有有利于承受復(fù)雜載荷的結(jié)構(gòu)形狀，從而使后懸架整體結(jié)構(gòu)具有良好的強度和剛度。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種保持車輪定位參數(shù)不變的多連桿后獨立懸架，該多連桿后獨立懸架包括車身或車架 1，上層前搖臂3，上層前擺臂4，車輪軸承殼體6，上層后擺臂7和上層后搖臂9構(gòu)件；在 所述的車輪軸承殼體6上設(shè)有上層左吊耳16和上層右吊耳17;所述的上層左吊耳16和上層 右吊耳17位于車輪軸承殼體6上中間平板19的同側(cè)，上層左吊耳16和上層右吊耳17所在 的兩平面相交，上層左吊耳16和上層右吊耳17所在的兩平面與車輪軸承殼體6分別相交且 兩條交線相互平行；所述的車身或車架1和上層前搖臂3通過轉(zhuǎn)動副^連接，上層前搖臂3 和上層前擺臂4通過轉(zhuǎn)動副B連接，上層前擺臂4和車輪軸承殼體6通過轉(zhuǎn)動副C連接，車 輪軸承殼體6和上層后擺臂7通過轉(zhuǎn)動副i)連接，上層后擺臂7和上層后搖臂9通過轉(zhuǎn)動副i 連接，上層后搖臂9和車身或車架1通過轉(zhuǎn)動副F連接；運動鏈^^C和運動鏈i^D均為平 面運動鏈，所述的運動鏈^萬C的三個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副^ 、轉(zhuǎn)動副B和轉(zhuǎn)動副C的軸線互相 平行且都垂直于轉(zhuǎn)動副^、轉(zhuǎn)動副S和轉(zhuǎn)動副C決定的平面」5C，所述的運動鏈F五Z)的三 個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副F、轉(zhuǎn)動副E和轉(zhuǎn)動副D的軸線互相平行且都垂直于轉(zhuǎn)動副F、轉(zhuǎn)動副￡和 轉(zhuǎn)動副D決定的平面F五D;所述的平面」5C與平面F五i)之間的夾角與所述的上層左吊耳16 和上層右吊耳17所在的兩平面之間的夾角相等，其特征在于該多連桿后獨立懸架還包括下 層前搖臂2，下層前擺臂5，下層后擺臂8和下層后搖臂10構(gòu)件；在所述的車輪軸承殼體6 下部設(shè)有下層左吊20和下層右吊耳18;所述的下層左吊耳20和下層右吊耳18位于車輪軸 承殼體6上中間平板19的同側(cè)，下層左吊耳20和下層右吊耳18所在的兩平面相交，下層左 吊耳20和下層右吊耳18所在的兩平面與車輪軸承殼體6分別相交且兩條交線相互平行；所 述的下層左吊耳20和下層右吊耳18各自的鉸接中心點的距離，等于上層左側(cè)吊耳16和上層 右側(cè)吊耳17各自的鉸接中心點的距離;所述的車身或車架1和下層前搖臂2通過轉(zhuǎn)動副^'連 接，下層前搖臂2和下層前擺臂5通過轉(zhuǎn)動副"連接，下層前擺臂5和車輪軸承殼體6通過 轉(zhuǎn)動副C'連接，車輪軸承殼體6和下層后擺臂8通過轉(zhuǎn)動副iT連接，下層后擺臂8和下層后 搖臂10通過轉(zhuǎn)動副￡'連接，下層后搖臂10和車身或車架1通過轉(zhuǎn)動副F'連接;運動鏈^'5'C'和運動鏈,五'D'均為平面i ^ 運動鏈，所述的運動鏈J'5'C'的三個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副j'、轉(zhuǎn)動副 6'和轉(zhuǎn)動副C'的軸線互相平行且都垂直于轉(zhuǎn)動副、轉(zhuǎn)動副S'和轉(zhuǎn)動副C'決定的平面 ,5'C'，所述的運動鏈的三個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副,、轉(zhuǎn)動副和轉(zhuǎn)動副D'的軸線互相平
行且都垂直于轉(zhuǎn)動副F'、轉(zhuǎn)動副五'和轉(zhuǎn)動副zr決定的平面F'五'zr;所述的平面,fi'c'與平
面F冗'Zr之間的夾角與所述的下層左吊耳20和下層右吊耳18所在的兩平面之間的夾角相等。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，為了提高懸架的構(gòu)型穩(wěn)定性和荷載能力，其優(yōu)選技術(shù)方案是:
所述的上層左吊耳16和上層右吊耳17所在的平面相互垂直，且所述的下層左吊耳20和下 層右吊耳18所在的平面相互垂直。
本發(fā)明的又一優(yōu)選方案是所述的上層左吊耳16、上層右吊耳17、下層左吊耳20或下 層右吊耳18所在的平面與中間平板19的夾角相同，均為135° ;所述的轉(zhuǎn)動副^和轉(zhuǎn)動副F 的軸線互相垂直，兩軸線的交點與轉(zhuǎn)動副^和轉(zhuǎn)動副F構(gòu)成一等腰直角三角形；所述的轉(zhuǎn)動 副^'和轉(zhuǎn)動副F'的軸線互相垂直，兩軸線的交點與轉(zhuǎn)動副^'和轉(zhuǎn)動副F'構(gòu)成一等腰直角三 角形。
本發(fā)明的另一技術(shù)方案是所述的上層前搖臂3、上層后搖臂9、下層前搖臂2和下層 后搖臂10均為鉸接點不在輪心的偏心輪結(jié)構(gòu)，所述的偏心輪結(jié)構(gòu)由第一圓盤11、第二圓盤 12和設(shè)置在兩圓盤之間的中間圓柱體13組成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果本發(fā)明由于采用了在車身或車架
上設(shè)有上下兩層左右鉸接點、上下兩層前搖臂、上下兩層前擺臂、上下兩層后搖臂、上下兩 層后擺臂以及在車輪軸承殼體上設(shè)有上下兩層左右吊耳的結(jié)構(gòu)，這種按上下兩層布置的結(jié)構(gòu) 體系可以有效地降低單層搖臂和擺臂所要承受的載荷，而且這種按上下兩層布置的結(jié)構(gòu)體系 可以使得擺臂主要提供垂直于擺臂和吊耳接觸面的法向力，反過來也即擺臂主要承受彎、剪 載荷，從而可以顯著地降低擺臂承載的復(fù)雜程度，因此可以提高后懸架整體結(jié)構(gòu)的強度和剛 度。同時，由于各搖臂均采用鉸接點不在輪心的偏心輪結(jié)構(gòu)，提高了搖臂的抗彎和抗扭能力，
也更有利于后懸架整體結(jié)構(gòu)強度和剛度的提高；在實現(xiàn)保持車輪定位參數(shù)不變的同時，連桿 的承載主要為彎、剪形式的簡單載荷或連桿具有有利于承受復(fù)雜載荷的結(jié)構(gòu)形狀，從而使后 懸架整體結(jié)構(gòu)具有良好的強度和剛度。


圖1是本發(fā)明提供的具有良好強度和剛度的能保持車輪定位參數(shù)不變的多連桿后獨立懸
架的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明提供的多連桿后獨立懸架的搖臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明提供的多連桿后獨立懸架的擺臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明提供的多連桿后獨立懸架的車輪軸承殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明提供的車架或車身、搖臂、擺臂及車輪軸承殼體的運動等效結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明提供的車架或車身、搖臂、擺臂及車輪軸承殼體的運動等效結(jié)構(gòu)圖運動的
水平位置和下極限位置。圖7是本發(fā)明提供的多連桿后獨立懸架俯視圖。
圖中l(wèi)-車架或車身；2-下層前搖臂；3-上層前搖臂；4-上層前擺臂；5-下層前擺臂；
6-車輪軸承殼體；7-上層后擺臂；8-下層后擺臂；9-上層后搖臂；10-下層后搖臂；ll.-第一
圓盤；12-第二圓盤；13-中間圓柱體；14-連桿大頭端；15-連桿小頭端；16-上層左吊耳；17-
上層右吊耳；18-下層右吊耳；19-中間平板；20-下層左吊耳。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理及具體實施方式
作進一歩的說明。
圖1是本發(fā)明提供的能保持車輪定位參數(shù)不變的多連桿后獨立懸架的結(jié)構(gòu)簡圖；該多連 桿后獨立懸架系統(tǒng)主要包括車身或車架1、下層前搖臂2、上層前搖臂3、上層前擺臂4、下 層前擺臂5、車輪軸承殼體6、上層后擺臂7、下層后擺臂8、上層后搖臂9、下層后搖臂IO 以及十二個轉(zhuǎn)動副」、S、 C、 "、 ￡、 F、爿'、B'、 C'、 D'、 F與F'。圖2是搖臂的結(jié) 構(gòu)示意圖；搖臂為鉸接點不在輪心的偏心輪結(jié)構(gòu)，搖臂是由位于其兩端的兩個直徑較大的第 一圓盤11和第二圓盤12以及中間的一個直徑較小的中間圓柱體13組成。圖3是擺臂的結(jié)構(gòu) 示意圖；擺臂為連桿結(jié)構(gòu)，連桿的大頭端14的中間通孔套在搖臂的中間圓柱體13上，連桿 的小頭端15通過吊耳與車輪軸承殼體6鉸接。圖4是車輪軸承殼體的結(jié)構(gòu)簡圖；所述的車輪 軸承殼體6設(shè)有上層左吊耳16、上層右吊耳17、下層左吊耳20和下層右吊耳18，所述的上 層左吊耳16、上層右吊耳17、下層左吊耳20和下層右吊耳18均位于車輪軸承殼體6的中間 平板19的同側(cè)方向，上層左吊耳16和上層右吊耳17所在的兩平面相交且與中間平板19交 于兩條相互平行的交線，下層左吊耳20和下層右吊耳18所在的兩平面相交且與中間平板19 交于兩條相互平行的交線，上層左吊耳16與下層左吊耳20所在的平面共面，上層右吊耳17 與下層右吊耳18所在的平面共面。所述的上層左吊耳16和上層右吊耳17分別通過運動鏈 JSC和F五D與車身或車架1相連接，所述的下層左吊耳20和下層右吊耳18分別通過運動 鏈^4力'C'和F'五'D'與車身或車架1相連接，這四條運動鏈均為平面i^i 運動鏈。所述的運動 鏈^4BC的三個轉(zhuǎn)動副^、 B和C的軸線互相平行且都垂直于直線^萬和BC決定的平面；所 述的運動鏈F五D的三個轉(zhuǎn)動副F 、 E和D的軸線互相平行且都垂直于直線i巧和五D決定的 平面；所述的運動鏈』'B'C'的三個轉(zhuǎn)動副J' 、 B'和C'的軸線互相平行且都垂直于直線,萬'和 ^C'決定的平面；所述的運動鏈,FZ)'的三個轉(zhuǎn)動副F'、五'和D'的軸線互相平行且都垂直 于直線F冗'和決定的平面；所述的直線和直線BC決定的平面與直線F五和直線￡￡) 決定的平面之間的夾角，與所述的上層左吊耳16和上層右吊耳17所在的兩平面之間的夾角 相等；所述的直線乂5'和直線萬'C'決定的平面與直線和直線決定的平面之間的夾 角，與所述的下層左吊耳20和下層右吊耳18所在的兩平面之間的夾角相等。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，為了提高懸架的構(gòu)型穩(wěn)定性和荷載能力，其優(yōu)選技術(shù)方案是: 所述的上層左吊耳16和上層右吊耳17所在的平面相互垂直，且所述的下層左吊耳20和下 層右吊耳18所在的平面相互垂直。所述的上層左吊耳16、上層右吊耳17、下層左吊耳20或下層右吊耳18所在的平面與中間平板19的夾角相同，均為135° ;所述的轉(zhuǎn)動副J和轉(zhuǎn)動 副F的軸線互相垂直，兩軸線的交點與轉(zhuǎn)動副^和轉(zhuǎn)動副F構(gòu)成一等腰直角三角形；所述的 轉(zhuǎn)動副和轉(zhuǎn)動副,的軸線互相垂直，兩軸線的交點與轉(zhuǎn)動副和轉(zhuǎn)動副F'構(gòu)成一等腰直 角三角形。
本發(fā)明的車身或車架l、搖臂、擺臂以及車輪軸承殼體6，從運動等效的角度來講，等效 于如圖5所示的曲柄滑塊機構(gòu)。其中O點表示車身或車架1上的鉸鏈，OP代表搖臂，g點 表示車輪軸承殼體6的吊耳上的鉸鏈，戶0代表擺臂，滑塊代表車輪軸承殼體6。設(shè)計O尸與尸g 能水平交疊共線，則車輪軸承殼體相對于水平位置上下能移動的最大距離相同，記為/z.由于 車輪軸承殼體上下運動的極限位置都為(9/>與/>g展開共線，所以有 /z2 =(0尸+尸0)2 —(戶G —O尸)2 =4<9P.Pg，即/ 2 =4(9尸.尸2，如圖6所示。以O(shè)P + i^的長 度最小為準(zhǔn)，則可根據(jù)所需懸架上下跳動的范圍/2及0尸=戶2 =力/2來確定0尸和尸2的長度。
本發(fā)明車身或車架1上的上層左鉸接點與上層右鉸接點的水平距離由上層前搖臂3的尺 寸、上層前擺臂4的尺寸、上層后搖臂9的尺寸、上層后擺臂7的尺寸以及上層左吊耳16的 鉸接中心和上層右吊耳17的鉸接中心之間的距離所決定。如圖7所示，記/、 J分別為上層 左吊耳16、上層右吊耳17的鉸接中心，《、丄分別為車身或車架1上的上層左鉸接點和上 層右鉸接點，當(dāng)Z/與《i:共面時，記/《與J丄相交于點/Z.由車輪軸承殼體6的設(shè)計尺寸可得 H/的長度；按照結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，Z/與《丄共面時，曲柄與搖桿交疊共線，于是可得/《的 長度為搖桿與曲柄的長度之差；按照結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方案，Z//^L = Z/a《=45° ， ZLffiC = 9(r，于是便可得/^ = 2乂(/// + /《)><(^45°。車身或車架1上的下層左鉸接點與 下層右鉸接點的水平距離由下層前搖臂2的尺寸、下層前擺臂5的尺寸、下層后搖臂10的尺 寸、下層后擺臂8的尺寸以及下層左吊耳20的鉸接中心和下層右吊耳18的鉸接中心之間的 距離所決定。設(shè)計時，使上層左吊耳16和下層左吊耳20豎直共面，上層右吊耳17和下層右 吊耳18豎直共面，因此，車身或車架1上的下層左鉸接點與下層右鉸接點的水平距離等于車 身或車架1上的上層左鉸接點與上層右鉸接點的水平距離。
車身或車架1上下兩層左鉸接點的豎直距離與車輪軸承殼體6上下兩層左吊耳鉸接中心 的豎直距離相等；車身或車架1上下兩層右鉸接點的豎直距離與車輪軸承殼體6上下兩層右 吊耳鉸接中心的豎直距離相等。
如圖7所示，記上層前擺臂4對上層左吊耳16的法向力為i^，上層后擺臂7對上層右 吊耳17的法向力為W3 ，下層前擺臂5對下層左吊耳20的法向力為iV,，下層后擺臂8對下層 右吊耳18的法向力為M。記/'、 J'分別為下層左吊耳20、下層右吊耳18的鉸接中心，X'、 丄'分別為車身或車架l上的下層左鉸接點和下層右鉸接點，建立右手空間直角坐標(biāo)系o-x^， 原點位于車輪軸承殼體6中間通孔的中心，x軸方向垂直于車輪軸承殼體6上的中間平板19 指向車身外側(cè)，y軸方向指向車身前側(cè)?？紤]上層兩吊耳關(guān)于平面o-xz對稱，下層吊耳關(guān)于 平面o-xz對稱，上下兩層的左側(cè)吊耳共面，上下兩層的右側(cè)吊耳共面，則每個擺臂對車輪軸承殼體提供的繞z軸的轉(zhuǎn)矩約束均為M- 。寫出四個吊耳鉸接中心點的坐標(biāo)分別為 /'(x, 乂 z,)， /(x2 y2 z2)， j(x3少3 z3)， j'(x4 }4 z4)。由于車輛豎直方向上的力 由彈簧承受，所以由車輪軸承殼體6傳遞給四條運動鏈的載荷有5個，分別是x方向的外力 《，y方向的外力《，繞;c軸的轉(zhuǎn)矩7kC，繞y軸的轉(zhuǎn)矩M;:和繞z軸的轉(zhuǎn)矩il^。記下層左 右兩吊耳的夾角為",，上層左右兩吊耳的夾角為"2，則根據(jù)靜力平衡條件有
<formula>formula see original document page 10</formula>
只要det(j)^0，就可以獲得一組唯一的解7V。進一歩考慮車輪軸承殼體6的上層吊耳 和下層吊耳關(guān)于平面o-x少對稱，則可設(shè)四個吊耳鉸接中心點的坐標(biāo)分別為/'(" v -w)， /(k v w)， /(w _v w)禾口j'(w —v _w)，從而有det(v4) = 16w2 sina' sin"2 因為w* 0 ，所以只要在設(shè)計中避免,"2 = 0禾na,，a2 = ;r ，就可保證det* 0 ，從而得
到唯一解iV :
_F__ csc」一F,, sec J--
2 ' 2 w
a2 "2 1
—esc J —尺sec J + — " 2 ^ 2 w
CSC J + F S6C J--
" 2 ^ 2 w
csc+sec+丄
x 2 ^ 2 w
，,e a, a, 風(fēng)sec J _ M csc J
2
2
sec J —M, csc J
、 2 少 2 _
M sec~^ + M, csc J x 2 少 2
sec， + csc
1
w——
2
a, 7 tan」+ tan~^" 2 2
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2
tan^" — tan」 2 2
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為簡化起見，可取"1="2=工，貝U:
2
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i
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1 1
1
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0 0 0 0
4V^
易得 解得
det(+16w2 #0
F;-e+丄(M;:+M;)
一2^
如果設(shè)計時進一步令^ ="，貝UM:--丄M;，而M:通常很小，因此M;'很小，所以擺臂
4
對車輪軸承殼體主要提供的是四個法向力M， 7V2， A^和iV4。根據(jù)作用力和反作用力的關(guān)系，
1可知擺臂主要受作用在其和吊耳接觸面上的法向力，因而擺臂主要受彎、剪載荷，這相比于 只有上面一層的懸架結(jié)構(gòu)而言，顯著降低了連桿承載的復(fù)雜程度，使得連桿由原來承受復(fù)雜 的拉、彎、扭、剪載荷變?yōu)橹饕惺軓?、剪載荷，從而可以使后懸架整體結(jié)構(gòu)具有更好的剛 度和強度。
由于搖臂不可避免地受到彎、剪、扭的復(fù)雜載荷，因此將搖臂設(shè)計為偏心輪結(jié)構(gòu)，使其 具有有利于承受復(fù)雜載荷的結(jié)構(gòu)形狀，這也進一步提高了后懸架整體結(jié)構(gòu)的剛度和強度。
權(quán)利要求
1. 一種保持車輪定位參數(shù)不變的多連桿后獨立懸架，該多連桿后獨立懸架包括車身或車架(1)，上層前搖臂(3)，上層前擺臂(4)，車輪軸承殼體(6)，上層后擺臂(7)和上層后搖臂(9)構(gòu)件；在所述的車輪軸承殼體(6)上設(shè)有上層左吊耳(16)和上層右吊耳(17)；所述的上層左吊耳(16)和上層右吊耳(17)位于車輪軸承殼體(6)上中間平板(19)的同側(cè)，上層左吊耳(16)和上層右吊耳(17)所在的兩平面相交，上層左吊耳(16)和上層右吊耳(17)所在的兩平面與車輪軸承殼體(6)分別相交且兩條交線相互平行；所述的車身或車架(1)和上層前搖臂(3)通過轉(zhuǎn)動副A連接，上層前搖臂(3)和上層前擺臂(4)通過轉(zhuǎn)動副B連接，上層前擺臂(4)和車輪軸承殼體(6)通過轉(zhuǎn)動副C連接，車輪軸承殼體(6)和上層后擺臂(7)通過轉(zhuǎn)動副D連接，上層后擺臂(7)和上層后搖臂(9)通過轉(zhuǎn)動副E連接，上層后搖臂(9)和車身或車架(1)通過轉(zhuǎn)動副F連接；運動鏈ABC和運動鏈FED均為平面RRR運動鏈，所述的運動鏈ABC的三個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副A、轉(zhuǎn)動副B和轉(zhuǎn)動副C的軸線互相平行且都垂直于轉(zhuǎn)動副A、轉(zhuǎn)動副B和轉(zhuǎn)動副C決定的平面ABC，所述的運動鏈FED的三個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副F、轉(zhuǎn)動副E和轉(zhuǎn)動副D的軸線互相平行且都垂直于轉(zhuǎn)動副F、轉(zhuǎn)動副E和轉(zhuǎn)動副D決定的平面FED；所述的平面ABC與平面FED之間的夾角與所述的上層左吊耳(16)和上層右吊耳(17)所在的兩平面之間的夾角相等，其特征在于該多連桿后獨立懸架還包括下層前搖臂(2)，下層前擺臂(5)，下層后擺臂(8)和下層后搖臂(10)構(gòu)件；在所述的車輪軸承殼體(6)下部設(shè)有下層左吊耳(20)和下層右吊耳(18)；所述的下層左吊耳(20)和下層右吊耳(18)位于車輪軸承殼體(6)上中間平板(19)的同側(cè)，下層左吊耳(20)和下層右吊耳(18)所在的兩平面相交，下層左吊耳(20)和下層右吊耳(18)所在的兩平面與車輪軸承殼體(6)分別相交且兩條交線相互平行；所述的下層左吊耳(20)和下層右吊耳(18)各自的鉸接中心點的距離，等于上層左側(cè)吊耳(16)和上層右側(cè)吊耳(17)各自的鉸接中心點的距離；所述的車身或車架(1)和下層前搖臂(2)通過轉(zhuǎn)動副A＇連接，下層前搖臂(2)和下層前擺臂(5)通過轉(zhuǎn)動副B＇連接，下層前擺臂(5)和車輪軸承殼體(6)通過轉(zhuǎn)動副C＇連接，車輪軸承殼體(6)和下層后擺臂(8)通過轉(zhuǎn)動副D＇連接，下層后擺臂(8)和下層后搖臂(10)通過轉(zhuǎn)動副E＇連接，下層后搖臂(10)和車身或車架(1)通過轉(zhuǎn)動副F＇連接；運動鏈A＇B＇C＇和運動鏈F＇E＇D＇均為平面RRR運動鏈，所述的運動鏈A＇B＇C＇的三個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副A＇、轉(zhuǎn)動副B＇和轉(zhuǎn)動副C＇的軸線互相平行且都垂直于轉(zhuǎn)動副A＇、轉(zhuǎn)動副B＇和轉(zhuǎn)動副C＇決定的平面A＇B＇C＇，所述的運動鏈F＇E＇D＇的三個轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副F＇、轉(zhuǎn)動副E＇和轉(zhuǎn)動副D＇的軸線互相平行且都垂直于轉(zhuǎn)動副F＇、轉(zhuǎn)動副E＇和轉(zhuǎn)動副D＇決定的平面F＇E＇D＇；所述的平面A＇B＇C＇與平面F＇E＇D＇之間的夾角與所述的下層左吊耳(20)和下層右吊耳(18)所在的兩平面之間的夾角相等。
2. 按照權(quán)利要求1所述的能保持車輪定位參數(shù)不變的多連桿后獨立懸架，其特征在于所述的上層左吊耳(16)和上層右吊耳(17)所在的平面相互垂直，且所述的下層左吊耳(20)和下層右吊耳(18)所在的平面相互垂直。
3. 按照權(quán)利要求2所述的能保持車輪定位參數(shù)不變的多連桿后獨立懸架，其特征在于所述的上層左吊耳(16)、上層右吊耳(17)、下層左吊耳(20)或下層右吊耳(18)所在的 平面與中間平板(19)的夾角相同，均為135° ;所述的轉(zhuǎn)動副^和轉(zhuǎn)動副F的軸線互相垂直，兩軸線的交點與轉(zhuǎn)動副^和轉(zhuǎn)動副F構(gòu)成一等腰直角三角形；所述的轉(zhuǎn)動副^'和轉(zhuǎn)動副F的軸線互相垂直，兩軸線的交點與轉(zhuǎn)動副乂和轉(zhuǎn)動副F'構(gòu)成一等腰直角三角形。
4. 按照權(quán)利要求l所述的能保持車輪定位參數(shù)不變的多連桿后獨立懸架，其特征在于所述的上層前搖臂(3)、上層后搖臂(9)、下層前搖臂(2)和下層后搖臂(10)均為鉸接點 不在輪心的偏心輪結(jié)構(gòu)，所述的偏心輪結(jié)構(gòu)由第一圓盤(11)、第二圓盤(12)和設(shè)置在兩圓 盤之間的中間圓柱體(13)組成。
全文摘要
一種保持車輪定位參數(shù)不變的多連桿后獨立懸架，包括車身或車架、上下兩層前搖臂、上下兩層前擺臂、車輪軸承殼體、上下兩層后搖臂以及上下兩層后擺臂。車身或車架上布置有上下兩層鉸接點；上下層的同側(cè)鉸接點豎直共面。各搖臂均為鉸接點不在輪心的偏心輪結(jié)構(gòu)。各擺臂均為連桿結(jié)構(gòu)。車輪軸承殼體同側(cè)設(shè)有上下兩層左右吊耳；上下層的同側(cè)吊耳豎直共面；上下兩層吊耳關(guān)于過軸承孔中心的水平平面上下對稱。車身或車架、搖臂、擺臂和車輪軸承殼體之間均通過鉸鏈連接。本發(fā)明能在保持車輪定位參數(shù)不變的情況下，連桿的承載主要為彎、剪形式的簡單載荷或連桿具有有利于承受復(fù)雜載荷的結(jié)構(gòu)形狀，從而使后懸架整體結(jié)構(gòu)具有良好的強度和剛度。
文檔編號B60G3/18GK101474951SQ20091000109
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者馮之敬, 褚福磊, 盛 趙, 趙景山 申請人:清華大學(xué)