CN115465027A - 一种双叉臂式前悬架系统及悬架总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及悬架领域，具体来说是一种双叉臂式前悬架系统及悬架总成，包括转向节以及连接在转向节上的前上臂、后上臂、前下臂以及后下臂；所述前上臂与车身连接点为第一连接点；所述后上臂与车身连接点为第二连接点；所述前下臂与副车架连接点为第三连接点；所述第一连接点与第二连接点呈错位分布；本发明公开了一种双叉臂式前悬架系统，本发明公开的在结构上更为简单，另外，本发明通过对上臂和下臂连接位置的优化，实现了轿车和SUV车型共用一套前双叉臂悬架系统，并且实现了汽车正向行驶时，悬架做上跳的过程中，整个轮胎向汽车运动方向后方进行移动，使得汽车轮胎具有一个避让性，极大的增加了轮胎的使用寿命。

Description

一种双叉臂式前悬架系统及悬架总成

技术领域

本发明涉及悬架领域，具体来说是一种双叉臂式前悬架系统及悬架总成。

背景技术

悬架系统的设计对整车的操稳性能、舒适性能具有决定性的作用，不同的悬架结构及其设计细节，决定了整车的各项性能及通用化程度，普通车型的前悬架使用麦弗逊结构形式居多，中高端车型上使用双叉臂结构的占比越来越高。

这就使得中高端新平台的设计中，需要基于双叉臂结构型式进行优化，提升产品竞争力。

发明内容

本发明的目的是提供一种舒适度程度高的双叉臂式前悬架系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双叉臂式前悬架系统，包括转向节以及连接在转向节上的前上臂、后上臂、前下臂以及后下臂；

所述前上臂和后上臂布置在转向节上方；

所述前下臂和后下臂布置在转向节下方；

所述前上臂与车身连接点为第一连接点；所述后上臂与车身连接点为第二连接点；所述前下臂与副车架连接点为第三连接点；所述第一连接点与第二连接点呈错位分布；

所述第三连接点与第四连接点呈错位分布。

所述前上臂包括第一前上臂连接轴，所述第一前上臂连接轴端部连接有第二前上臂连接轴；所述第一前上臂连接轴通过球头销与转向节相连接；所述第二前上臂连接轴通过第一橡胶衬套与车身相连接；所述后上臂包括第一后上臂连接轴，所述第一后上臂连接轴连接有第二后上臂连接轴，所述第一后上臂连接轴通过球头销与转向节相连接；所述第二后上臂连接轴通过第二橡胶衬套与车身相连接。

所述第一橡胶衬套与第二橡胶衬套的中轴线同轴布置。

所述前下臂包括第一前下臂连接轴和第二前下臂连接轴，第一前下臂连接轴通过球头销连接转向节，所述第二前下臂连接轴通过液压衬套302连接在副车架上；所述后下臂包括第一后下臂连接轴、第二后下臂连接轴和第三后下臂连接轴，第一后下臂连接轴通过球头销连接在转向节上，第二后下臂连接轴通过橡胶衬套与减振器相连接，第三后下臂连接轴通过第三橡胶衬套连接有减振器。

所述第一前下臂连接轴为弧形杆；所述第一前下臂连接轴靠近汽车前端设有避让弧形槽。

所述转向节上设有侧向避让槽；所述侧向避让槽在转向节外侧面上设有避让外弧面。

所述第二前上臂连接轴中心点与第二后上臂连接轴的中心点呈错位分布，所述第二前上臂连接轴中心点高于第二后上臂连接轴的中心点；所述第二前下臂连接轴中心点低于第三后下臂连接轴中心点。

所述第二前上臂连接轴中心点距离第二前上臂连接轴中心点的最短距离大于第二后上臂连接轴的中心点距离第三后下臂连接轴中心点的最短距离。

所述第三后下臂连接轴布置在第一后下臂连接轴远离第二后下臂连接轴的一端。

一种双叉臂式悬架总成，包括副车架，所述副车架两端分别布置有一个汽车前悬架系统；两个所述汽车前悬架系统中的转向节通过稳定杆相连接；每个所述汽车前悬架系统中的后下臂连接有减振器。

本发明的优点在于：

本发明公开了一种双叉臂式前悬架系统，本发明公开的在结构上更为简单，另外，本发明通过对上臂和下臂连接位置的优化，实现了轿车和SUV车型共用一套前双叉臂悬架系统，并且实现了汽车正向行驶时，悬架做上跳的过程中，整个轮胎向汽车运动方向后方进行移动，使得汽车轮胎具有一个避让性，极大的增加了轮胎的使用寿命；继而极大的增加了车辆的乘坐舒适度。

并且，本发明公开的悬架系统轮距及车高可在一定范围变化；同时兼容空气悬架和常规螺旋弹簧悬架，并能根据需求选择多种规格的轮胎；增加了本发明的使用范围。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为悬架系统的结构示意图。

图2为本发明中前上臂的结构示意图。

图3为本发明中后上臂的结构示意图。

图4为本发明中前下臂的结构示意图。

图5为本发明中后下臂的结构示意图。

图6为悬架总成的结构示意图。

上述图中的标记均为：

1、前上臂，2、后上臂，3、前下臂，4、后下臂，5、转向节，6、减振器，7、副车架，8、稳定杆。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

一种双叉臂式前悬架系统，包括转向节5以及连接在转向节5上的前上臂1、后上臂2、前下臂3以及后下臂4；本发明公开了一种双叉臂式前悬架系统，首先，本发明改变了传统的双叉臂式悬架的叉臂结构，传统双叉臂悬架的叉臂呈一个V字型结构，传统V字型叉臂虽然可以实现双叉臂式前悬架系统的效果，但是传统V字型叉臂自身特性的原因，使得整个叉臂布置位置较为单一和固定，不方便后续根据需要改变叉臂布置位置，继而不能达到本发明的后续技术效果，另外，传统V字型叉臂整体结构较为统一，一个是不方便安装定位，另外一个作用是不方便后续更换，本发明公开的叉臂相当于两个单体臂组成，不仅方便实际装配，还方便损坏后的更换，也就是，本发明后续更换时成本更低，不需要整体更换，只需要更换单一臂即可，极大降低维修成本；另外，在本发明中所述前上臂1和后上臂2布置在转向节5上方；所述前下臂3和后下臂4布置在转向节5下方；通过这样的布置方式，可以知道，本发明前上臂1、后上臂2、前下臂3以及后下臂4均是布置在转向节5上的，并且均是单独与转向节5相连接，基于这样的连接方式，方便在后续使用时，根据需要调整前上臂1、后上臂2、前下臂3以及后下臂4另一端的连接位置，继而可以在后续使用时，根据车型不同搭配不同的减振器6或者稳定杆8，继而实现本发明公开的悬架可以在不同车型上的适用，另外，基于这样的设置，方便了后续各个单体叉臂与车身或者副车架7连接位置的调节；继而方便对车轮跳动进行控制。

在本发明中所述前上臂1与车身连接点为第一连接点；所述后上臂2与车身连接点为第二连接点；所述前下臂3与副车架7连接点为第三连接点；所述第一连接点与第二连接点呈错位分布；所述第三连接点与第四连接点呈错位分布；本发明通过限制前上臂1、后上臂2与车身的连接点以及限制前下臂3以及后下臂4与副车架7的连接点，可以控制车轮X向位移幅度的增加，有利于提高汽车乘坐舒适性；在本发明中要求第一连接点位置高于第二连接点位置，第三连接点位置高于第四连接点位置，这里的高度是相对高度，以汽车停在水平面上作为参考面；各个连接点的相对位置以参考面为基础；通过这样的布置，使得车辆正常行驶时，当车辆做上跳的过程中，车轮向后方向移动，一般的幅度为35-40mm/m；即轮心Z向上跳1米，轮心X向向后位移量为35-40mm，其中这个范围与具体车型的设计姿态有关，即车辆在半载配重时候的，轮心Z向初始高度有关；在实际生产中，上述的轮心X向移动量与舒适性关联度很高，一般情况下，轮心X向位移幅度的增加，会减少轮胎受到的刚性碰撞，进而提高整车乘坐舒适性。

进一步的，在本发明中所述前上臂1包括第一前上臂连接轴11，所述第一前上臂连接轴11端部连接有第二前上臂连接轴12；所述第一前上臂连接轴11通过球头销与转向节5相连接；所述第二前上臂连接轴12通过第一橡胶衬套102与车身相连接；所述后上臂2包括第一后上臂连接轴21，所述第一后上臂连接轴21连接有第二后上臂连接轴22，所述第一后上臂连接轴21通过球头销与转向节5相连接；所述第二后上臂连接轴22通过第二橡胶衬套202与车身相连接；在本发明中第一前上臂连接轴11和第一后上臂连接轴21为前上臂1与后上臂2的主要连接结构，起到一个桥接作用，在第一前上臂连接轴11上设有第二前上臂连接轴12，第二前上臂连接轴12上设有装配孔，装配孔的设置，用于安装第一橡胶衬套102，同理，第二后上臂连接轴22上也设有装配孔用于第二橡胶衬套202的安装；在本发明中第一橡胶衬套102与第二橡胶衬套202在承担基础的连接作用外，还起到很好的隔离减震作用，要去第一橡胶衬套102凸出第二前上臂连接轴12端部设置，第二橡胶衬套202凸出第二后上臂连接轴22端部设置，这样的设置，可以起到很好的防护作用，避免第二前上臂连接轴12与第二后上臂连接轴22的摆动而撞击车身。

上述第二前上臂连接轴12与第二后上臂连接轴22具有横向摆动的原因是，本申请中第一前上臂连接轴11与第一后上臂连接轴21均为弧形轴，这样的设置，使得第二前上臂连接轴12与第二后上臂连接轴22的分力具有带动第二前上臂连接轴12与第二后上臂连接轴22摆动的趋势，如果不设置第一橡胶衬套102和第二橡胶衬套202，会使得前上臂1与后上臂2撞击车身而产生异响。

进一步的，在本发明中所述第一橡胶衬套102与第二橡胶衬套202的中轴线同轴布置；这样的设置，不仅方便了前上臂1与后上臂2的装配，还方便后续在不改动各个上臂与下臂结构的情况下实现不同车型悬架系统的共用；在实际布置时所述第一橡胶衬套102与第二橡胶衬套202的中轴线与汽车X轴方向具有一定的夹角，这样的设置，可以方便后续整车的转向操作。

进一步的，在本发明中所述前下臂3包括第一前下臂连接轴31和第二前下臂连接轴32，第一前下臂连接轴31通过球头销连接转向节5，所述第二前下臂连接轴32通过液压衬套302连接在副车架7上；所述后下臂4包括第一后下臂连接轴41、第二后下臂连接轴42和第三后下臂连接轴43，第一后下臂连接轴41通过球头销连接在转向节5上，第二后下臂连接轴42通过橡胶衬套与减振器6相连接，第三后下臂连接轴43通过第三橡胶衬套连接有减振器6；本发明通过这样的设置设计，方便了前下臂3与后下臂4的安装连接，另外，也方便了后续减振器6与后下臂4之间的连接；在本发明中第二前下臂连接轴32和第二后下臂连接轴42与副车架7上连接，第一前下臂连接轴31和第一后下臂连接轴41与转向节5相连接；这样的设置，使得转向节5下端通过下臂与副车架7相连接，而为了方便减振器6的布置安放，在本发明中第一后下臂连接轴41上设有第三后下臂连接轴43，第三后下臂4起到很好的桥接作用；第三后下臂连接轴43贯穿第一后下臂连接轴41设置，两端凸出第一后下臂4设置，这样的第三后下臂连接轴43相当于一个挂接杆，减振器6下端通过一个Y型连接叉连接在后下臂4上，这样的设置，方便了整个悬架系统的装配。

进一步的，在本发明中所述第一前下臂连接轴31为弧形杆；所述第一前下臂连接轴31靠近汽车前端设有避让弧形槽33；所述转向节5上设有侧向避让槽33；所述侧向避让槽33在转向节5外侧面上设有避让外弧面；本发明通过上述避让弧形槽33和侧向避让槽33的设置，可以配合本发明上述连接点的设计，重点避开与轮胎的间隙，可以在实际使用过程中实现了这套双叉臂悬架系统最大允许适用的轮胎为265/45R21,最小规格为235/45R18；极大的增加了本发明悬架系统匹配的轮胎类型，有利于整车高低配的配置选择。

进一步的，在本发明中所述第二前上臂连接轴12中心点与第二后上臂连接轴22的中心点呈错位分布，所述第二前上臂连接轴12中心点高于第二后上臂连接轴22的中心点；所述第二前下臂连接轴32中心点低于第三后下臂连接轴43中心点；本发明通过这样的结构设计，使得车辆轮胎上跳时，除了具有一个纵向运动外，还能向汽车后方运动，这样可以减少轮胎与撞击点的接触，从而减少整车冲击，增加整车的舒适性。

具体，在本发明中所述第二前上臂连接轴12中心点距离第二前上臂连接轴12中心点的最短距离大于第二后上臂连接轴22的中心点距离第三后下臂连接轴43中心点的最短距离；本发明通过这样的设置，使得前上臂1与前下臂3以及后上臂2与后下臂4组成主投影呈梯形的结构，可以实现在增加整车舒适性的同时，不会过度减少抗制动点头角；使得本发明公开的悬架系统很好的平衡了舒适性和操作稳定性。

另外，在本发明中所述第三后下臂连接轴43布置在第一后下臂连接轴41远离第二后下臂连接轴42的一端；减振器的安装轴42，需要布置在第一后下臂连接轴41和第三后下臂连接轴43之间，才能更大的承受载荷，否则减振器受力点会变成悬臂梁，受力很差，布置空间上也不允许；第二后下臂连接轴42从布置上，不在第一后下臂连接轴41和第三后下臂连接轴43的中心点，是因为第二后下臂连接轴42减振器安装轴线更靠近轮心位置(第一后下臂连接轴41轴侧)，减振器位移除以轮心位移得到的杠杆比会更大，这样就能提升弹簧的效率，同样轮心刚度的前提下，需要的弹簧刚度更低，重量也就更轻。

一种双叉臂式悬架总成，包括副车架7，所述副车架7两端分别布置有一个汽车前悬架系统；两个所述汽车前悬架系统中的转向节5通过稳定杆8相连接；每个所述汽车前悬架系统中的后下臂4连接有减振器6；本发明公开的悬架总成，在实际使用过程中，可以根据车型的不同，更换不同的稳定杆8和减振器6，通过更换不同的减振器6和稳定杆8，就可以适用于不同的车型，极大了增加了本发明悬架总成的适用范围。

具体；

如附图所示；

在本发明中双叉臂悬架系统包括副车架7、转向节5及使用衬套或球销铰接两端零件的前上臂1、后上臂2、前下臂3、后下臂4；其他件还包括减振器6，稳定杆8和连接杆9。

定义车身长度方向为第一方向X，车身宽度方向为第二方向Y，车身高度方向为第三方向Z，三个方向相互垂直，以第一、第二、第三方向建立直角坐标系，直角坐标系的原点位于两前轮轮心连线的中点。

如图1和2所示，前上臂1通过第一球头销101与转向节5连接，又通过橡胶衬套102与车身连接；

如图1和3所示，后上臂2通过第二球头销201与转向节5连接，又通过橡胶衬套202与车身连接；

如图1、4、6所示，前下臂3通过第三球头销301与转向节5连接，又通过液压衬套302302与副车架7连接；

如图1、5、6所示，后下臂4通过第四球头销401与转向节5连接，又通过橡胶衬套402与减振器6连接，再通过橡胶衬套402与副车架7连接；

前上臂1包括前上臂第一连接轴和前上臂第二连接轴，前上臂第一连接轴通过第一球头销101连接转向节5，前上臂第二连接轴通过橡胶衬套102连接车身固定点，前上臂第二连接轴的中心点为关键控制点，中心坐标为-97--107mm、-445--455mm、370-380mm；具体可以选用：-100mm、-450mm以及375mm；

后上臂2包括后上臂第一连接轴和后上臂第二连接轴，后上臂第一连接轴通过第二球头销201连接转向节5，后上臂第二连接轴通过橡胶衬套202连接车身固定点，后上臂第二连接轴的中心点为关键控制点，中心坐标为168-178mm、-450--460mm、325-335mm；具体可以选用173、-455以及330mm；

前下臂3包括前下臂第一连接轴和前下臂第二连接轴，前下臂第一连接轴通过第三球头销301连接转向节5，前下臂第二连接轴通过液压衬套302302连接到副车架7，前下臂第二连接轴的中心点为关键控制点，中心坐标为-305--315mm、-410--420mm、-132--142mm；具体可以选用：-310、-415mm，-137mm。

后下臂4包括后下臂第一连接轴、后下臂第二连接轴和后下臂4第三连接轴，后下臂第一连接轴通过第四球头销401连接转向节5，后下臂第二连接轴通过橡胶衬套402连接到减振器6，后下臂4第三连接轴通过橡胶衬套403连接到副车架7，后下臂4第三连接轴的中心点为关键控制点，中心坐标为-1.5-8.5mm、-400--410mm、-125--135mm；具体可以选用：-5，-405以及-130mm。

另外，基于上述陈述，可以知道，本发明公开的各个中心点(各个部件的硬点)是一个空间上的点，在实际布置时，因为纵向位置为主要影响参数，所以本发明主要对纵向点进行了限定，其他X和Y向的点可以根据需要进行其他对应参数的限定，基础要求是要保证零件能够相互搭配进行使用。

另外，在本发明中需要参考每个硬点的具体位置，通过前下臂3和转向节5上的避让设计以及上述关键点设计，重点避开与轮胎的间隙，实现了这套双叉臂悬架系统最大允许适用的轮胎为265/45R21,最小规格为235/45R18。

通过平台化的设计，本发明所述的前双叉臂悬架结构，允许通过轮辋偏置距调整对应车型的轮距，可从1650mm到1690mm的轮距变化，并保证上述的零件1-7不做外部结构上的更改，允许减振器6根据车型性能定义做阻尼力的调整。

通过平台化的设计，本发明所述的前双叉臂悬架结构，允许设计姿态下，轮心变化15mm，同时保证上述的零件1-7不做外部结构上的更改，允许减振器6根据车型性能定义做阻尼力的调整，从而实现从轿车到SUV车型的前双叉臂悬架结构通用。

通过上述关键控制点的中心坐标优化设计，得到悬架做上跳的过程中，车轮向后方向移动的幅度为：35-40mm/m，即轮心Z向上跳1米，轮心X向向后位移量为35-40mm，其中这个范围与具体车型的设计姿态有关，即车辆在半载配重时候的，轮心Z向初始高度有关。

上述的轮心X向移动量与舒适性关联度很高，一般情况下，轮心X向位移幅度的增加，会伴随着抗制动点头角的减小。

本发明通过上述关键控制点中心坐标的优化设计，使得保障轮心X向位移幅度的同时，将抗制动点头角做到了-6°，很好的平衡了舒适性与操稳性。

本发明提供一种汽车前悬架装置，结构形式为双叉臂结构，优点如下：

通过对前悬架铰接点和结构设计优化，实现了轿车和SUV车型共用一套前双叉臂悬架系统主要零件，且轮距及车高可在一定范围变化；同时兼容空气悬架和常规螺旋弹簧悬架，并能根据需求选择多种规格的轮胎；

通过各铰接点位置优化，兼顾车轮跳动的避让性与抗制动点头能力，实现舒适性与操稳的平衡；

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双叉臂式前悬架系统，其特征在于，包括转向节以及连接在转向节上的前上臂、后上臂、前下臂以及后下臂；

所述前上臂和后上臂布置在转向节上方；

所述前下臂和后下臂布置在转向节下方；

所述前上臂与车身连接点为第一连接点；所述后上臂与车身连接点为第二连接点；所述前下臂与副车架连接点为第三连接点；所述第一连接点与第二连接点呈错位分布；

所述第三连接点与第四连接点呈错位分布。

2.根据权利要求1所述一种双叉臂式前悬架系统，其特征在于，所述前上臂包括第一前上臂连接轴，所述第一前上臂连接轴端部连接有第二前上臂连接轴；所述第一前上臂连接轴通过球头销与转向节相连接；所述第二前上臂连接轴通过第一橡胶衬套与车身相连接；所述后上臂包括第一后上臂连接轴，所述第一后上臂连接轴连接有第二后上臂连接轴，所述第一后上臂连接轴通过球头销与转向节相连接；所述第二后上臂连接轴通过第二橡胶衬套与车身相连接。

3.根据权利要求2所述一种双叉臂式前悬架系统，其特征在于，所述第一橡胶衬套与第二橡胶衬套的中轴线同轴布置。

4.根据权利要求1所述一种双叉臂式前悬架系统，其特征在于，所述前下臂包括第一前下臂连接轴和第二前下臂连接轴，第一前下臂连接轴通过球头销连接转向节，所述第二前下臂连接轴通过液压衬套连接在副车架上；所述后下臂包括第一后下臂连接轴、第二后下臂连接轴和第三后下臂连接轴，第一后下臂连接轴通过球头销连接在转向节上，第二后下臂连接轴通过橡胶衬套与减振器相连接，第三后下臂连接轴通过第三橡胶衬套连接有减振器。

5.根据权利要求1所述一种双叉臂式前悬架系统，其特征在于，所述第一前下臂连接轴为弧形杆；所述第一前下臂连接轴靠近汽车前端设有避让弧形槽。

6.根据权利要求5所述一种双叉臂式前悬架系统，其特征在于，所述转向节上设有侧向避让槽；所述侧向避让槽在转向节外侧面上设有避让外弧面。

7.根据权利要求1所述一种双叉臂式前悬架系统，其特征在于，所述第二前上臂连接轴中心点与第二后上臂连接轴的中心点呈错位分布，所述第二前上臂连接轴中心点高于第二后上臂连接轴的中心点；所述第二前下臂连接轴中心点低于第三后下臂连接轴中心点。

8.根据权利要求7所述一种双叉臂式前悬架系统，其特征在于，所述第二前上臂连接轴中心点距离第二前上臂连接轴中心点的最短距离大于第二后上臂连接轴的中心点距离第三后下臂连接轴中心点的最短距离。

9.根据权利要求4所述一种双叉臂式前悬架系统，其特征在于，所述第三后下臂连接轴布置在第一后下臂连接轴远离第二后下臂连接轴的一端。

10.一种双叉臂式悬架总成，其特征在于，包括副车架，所述副车架两端分别布置有一个如权利要求1-9任一项所述的汽车前悬架系统；两个所述汽车前悬架系统中的转向节通过稳定杆相连接；每个所述汽车前悬架系统中的后下臂连接有减振器。

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