一种能够调整车轮垂向力的后悬架结构及具有其的汽车的制作方法

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1.本发明涉及汽车底盘技术领域，具体涉及一种能够调整车轮垂向力的后悬架结构及具有其的汽车。

背景技术：

2.悬架系统是汽车底盘的重要总成之一，很大程度上影响了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。常规车后悬架的弹簧刚度、减振器阻尼、稳定杆线径和摆臂衬套经过设计和调校确认后，在不同的行驶工况下，悬架特性不可调整。汽车在不平路面行驶、处于加减速工况或转向工况时，整车行驶平顺性和操纵稳定性经设定特性不可调整。现有技术中，部分高端车型采用阻尼力可调减振器，通过设计控制策略实现不同工况下减振器阻尼特性的实时调整，但无法主动调整车身和车轮间的相互作用力，或采用空气弹簧，通过对弹簧气囊的充气放气来调节车身高度，但存在系统响应慢的问题。

技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供一种能够调整车轮垂向力的后悬架结构及具有其的汽车，通过改变电机的转矩输出，可单独控制后悬架左右车轮垂向力输出，实现电机的转矩(旋转运动)和簧上质量与簧下质量之间近似的垂向力(直线运动)的相互转化，具有作动性能，提升了整车行驶的平顺性和操纵稳定性。
4.本发明提供的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，包括悬架总成以及与所述悬架总成连接的作动机构，所述悬架总成至少包括弹簧，所述作动机构包括电机、减速器、推拉杆及摇臂，所述电机与所述减速器连接，所述减速器与所述摇臂连接，所述推拉杆的一端与所述摇臂连接，另一端与所述悬架总成连接，所述电机的转矩经所述减速器、推拉杆、摇臂的传递能够和所述悬架总成中弹簧的簧上质量和簧下质量之间的垂向力相互转化。
5.进一步地，所述悬架总成还包括减振器、弹簧、摆臂、控制臂、导向臂、稳定杆、稳定杆拉杆、转向节及后副车架，所述电机、减速器、悬架总成通过衬套和螺栓固定在所述后副车架上。
6.进一步地，所述摆臂包括纵摆臂和横摆臂，所述纵摆臂、横摆臂、及导向臂的一端均与所述后副车架连接，另一端均与所述转向节连接。
7.进一步地，所述控制臂包括外倾控制臂和前束控制臂，所述外倾控制臂及前束控制臂的一端均与所述后副车架连接，另一端均与所述转向节连接。
8.进一步地，所述摇臂的一端与所述减速器通过花键或法兰或弹性联轴器连接，并通过螺栓紧固。
9.进一步地，所述横摆臂朝向所述导向臂的一侧上设有一安装点，用于安装所述推拉杆。
10.进一步地，所述推拉杆的一端通过球头销或衬套与所述横摆臂上的安装点连接，另一端通过球头销或衬套与所述摇臂的另一端连接。
11.进一步地，所述电机的输出轴与所述减速器的输入轴通过花键或法兰或弹性联轴器连接。
12.进一步地，所述减振器为单筒液力减振器或双筒液力减振器或阻尼力可调减振器或阻尼力不可调减振器，所述弹簧为普通螺旋弹簧或空气弹簧。
13.本发明还提供了一种汽车，该汽车包括上述的能够调整车轮垂向力的后悬架结构。
14.与现有的技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
15.本发明提供的能够调整车轮垂向力的后悬架结构及具有其的汽车，电机输出的转矩通过减速器减速增扭，经过摇臂、推拉杆的传递并作用于悬架的横摆臂总成，转化为簧上质量与簧下质量之间的垂向力，簧上质量与簧下质量之间的垂向力也可沿相反传递路径传递至电机，作为电机的转矩输入，实现电机扭矩(旋转运动)和簧上质量与簧下质量之间垂向力(近似直线运动)的相互转化，因此，本发明可通过改变电机的转矩输出，实时调整车轮所需的垂向力，从而保证汽车在行驶于不平路面、处于加减速工况或转向工况时按需实现舒适性和操稳性。相较于空气弹簧和阻尼可调减振系统方案，本发明可实现主动作动功能并具有更快的作动性能，且电机-减速器-摇臂-推拉杆作动机构可与传统的稳定杆及稳定杆拉杆总成进行置换，实现同一车型配置阶梯差异化。
附图说明
16.图1为本发明能够调整车轮垂向力的后悬架的结构示意图。
17.图2为本发明中悬架总成的结构示意图。
18.图3为本发明中作动机构的连接的示意图。
19.图4为本发明后悬架及车轮运动轨迹的示意图。
20.其中：10-悬架总成；11-减振器；12-弹簧；13-摆臂；131-纵摆臂；132-横摆臂；1321-安装点；14-控制臂；141-外倾控制臂；142-前束控制臂；15-导向臂；16-稳定杆；17-稳定杆拉杆；18-转向节；19-后副车架；20-作动机构；21-电机；22-减速器；221-输出端；23-推拉杆；24-摇臂；30-球头销。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，本描述中指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.请参图1-2，本发明提供的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，包括悬架总成10，优先地，悬架总成优先是五连杆后悬架总成，以及与所述后悬架总成10连接的作动机构20，所述作动机构20包括电机21、减速器22、推拉杆23及摇臂24，所述悬架总成10至少包括减振器11、弹簧12、摆臂13、控制臂14、导向臂15、稳定杆16、稳定杆拉杆17、转向节18及后副车架19。所述电机21与所述减速器22连接，所述减速器22与所述摇臂24连接，所述推拉杆23的一
端与所述摇臂24连接，另一端与所述悬架总成10连接。
24.具体地，请参图1，所述电机21的输出轴与所述减速器22的输入轴采用花键或法兰或弹性联轴器连接，在本实施例中，采用花键连接方式，所述电机21可通过所述减速器22进行减速增扭。所述电机21的壳体通过螺栓与所述减速器22的壳体固连，所述电机21和减速器22的组合通过螺栓与所述后副车架19固联，所述悬架总成10通过衬套与所述后副车架19弹性连接，并通过螺栓紧固。
25.具体地，请参图2，所述摆臂13包括纵摆臂131和横摆臂132，所述控制臂14包括外倾控制臂141和前束控制臂142，所述纵摆臂131、横摆臂132、外倾控制臂141、前束控制臂142及导向臂15的一端均与所述副车架19连接，另一端均与所述转向节18连接。
26.需要说明的是，所述减振器11可采用单筒液力减振器或双筒液力减振器或阻尼力(连续)可调减振器或阻尼力(连续)不可调减振器，所述弹簧12可采用普通螺旋弹簧或空气弹簧。在本实施例中，采用单筒液力减振器和普通螺旋弹簧。所述减振器11下端通过一跨过外倾控制臂141的u型固定片与所述转向节18相连，所述弹簧12与所述减振器11相连。
27.进一步地，请参图3和图4，所述摇臂24的一端(如图4中的e点所示)通过旋转副与所述减速器22的输出端221连接，使所述摇臂24可绕所述减速器22的轴线旋转。具体地，所述摇臂24与所述减速器22的输出端221之间通过花键或法兰或弹性联轴器连接，并通过螺栓紧固。在本实施例中，通过花键连接。
28.所述横摆臂132朝向所述导向臂15的一侧上设有一安装点1321，所述安装点1321上压装有球头销30或衬套，用于安装所述推拉杆23的一端(如图4中c点所示)，并用螺栓紧固，使所述推拉杠23的该端(如图4中的c点所示)通过球头副与所述横摆臂132上的安装点1321连接。
29.所述推拉杆23的另一端(如图4中的d点所示)通过球头副(例如压装球头销30或衬套的方式)与所述摇臂24的另一端连接(如图4中的f点所示)，并用螺栓紧固。
30.在本实施例中，所述安装点1321上及所述推拉杆23的另一端(如图4中的d点所示)压装的是球头销30，通过所述球头销30连接，可提升系统响应，后驱/四驱车型考虑布置驱动轴，需要约束推拉杆的自转自由度，其中一个球销可用普通橡胶衬套替换。通过调整所述球头销30的初始安装角度，可以减小轮跳行程中球头销30的摆角变化，提升所述球头销30的耐久性能。
31.当车轮在不平路面行驶时，车轮的运动轨迹如图4中的p所示，所述摇臂24的运动轨迹如图4中m所示，所述推拉杆23的一端(如图4中的c点所示)的运动轨迹如图4中n所示，所述推拉杆23的另一端(如图4中的d点所示)的运动轨迹如图4中x所示，所述横摆臂132上与所述转向节18连接的一端(如图4中的b点所示)的运动轨迹如图4中l所示。
32.需要说明的是，所述横摆臂132的安装点1321布置在横摆臂两个端点(如图4中的a点和b点所示)的连线上或连线附近，以减小所述横摆臂132两个端点连接处衬套的偏转角度。所述推拉杆23、摇臂24布置在所述减速器和电机总成的轴线的垂直面上(如图4中所示的c点、d点和e点形成的平面)，以减小所述减速器和电机总成承受的轴向力。
33.本发明提供的能够调整车轮垂向力的后悬架结构的工作原理如下：当汽车行驶于不平路面、处于加减速工况或转向工况时，我们根据车轮所需要的垂向力来调整所述电机21的转矩输出，所述电机21输出的转矩经过所述减速器22减速增扭后，再经过所述摇臂24
和所述推拉杆23的传递并作用于所述横摆臂132上，转化为簧上质量和簧下质量之间的垂向力，进而控制车轮的轮跳高度保证汽车平稳地行驶在不平的路面，提升驾驶舒适性和操稳性。除此之外，所述簧上质量与簧下质量之间的垂向力亦可沿相反传递路径传递至所述电机21，作为所述电机21的转矩输入，实现电机扭矩(旋转运动)和簧上质量与簧下质量之间垂向力(近似直线运动)的相互转化。所述电机21转矩与车轮垂向力换算关系可通过下式近似得到：
[0034][0035]
式中，t为所述电机21的输出转矩，f为车轮垂向力，v为轮心垂向速度，t为时间，θ为所述摇臂24摆角，i为所述电机21速比。
[0036]
经过上面的叙述可以知道，本发明提供的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，电机输出的转矩可通过减速器减速增扭，经过摇臂、推拉杆的传递并作用于悬架的横摆臂总成，转化为簧上质量与簧下质量之间的垂向力，簧上质量与簧下质量之间的垂向力也可沿相反传递路径传递至电机，作为电机的转矩输入，实现电机扭矩(旋转运动)和簧上质量与簧下质量之间垂向力(近似直线运动)的相互转化，因此，本发明可通过改变电机的转矩输出，实时调整车轮所需的垂向力，从而保证汽车在行驶于不平路面、处于加减速工况或转向工况时按需实现舒适性和操稳性。相较于空气弹簧和阻尼可调减振系统方案，本发明可实现主动作动功能并具有更快的作动性能，且电机-减速器-摇臂-推拉杆作动机构可与传统的稳定杆及稳定杆拉杆总成进行置换，实现同一车型配置阶梯差异化。
[0037]
本发明还提供了一种汽车，其包括上述的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，关于该车辆的其它技术特征，请参见现有技术，在此不再赘述。
[0038]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种能够调整车轮垂向力的后悬架结构，其特征在于，包括悬架总成(10)以及与所述悬架总成(10)连接的作动机构(20)，所述悬架总成(10)至少包括弹簧(12)，所述作动机构(20)包括电机(21)、减速器(22)、推拉杆(23)及摇臂(24)，所述电机(21)与所述减速器(22)连接，所述减速器(22)与所述摇臂(24)连接，所述推拉杆(23)的一端与所述摇臂(24)连接，另一端与所述悬架总成(10)连接，所述电机(21)的转矩经所述减速器(22)、推拉杆(23)、摇臂(24)的传递能够和所述悬架总成(10)中弹簧(12)的簧上质量与簧下质量之间的垂向力相互转化。2.如权利要求1所述的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，其特征在于，所述悬架总成(10)还包括减振器(11)、摆臂(13)、控制臂(14)、导向臂(15)、稳定杆(16)、稳定杆拉杆(17)、转向节(18)及后副车架(19)，所述电机(21)、减速器(22)、悬架总成(10)通过衬套和螺栓固定在所述后副车架(19)上。3.如权利要求2所述的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，其特征在于，所述摆臂(13)包括纵摆臂(131)和横摆臂(132)，所述纵摆臂(131)、横摆臂(132)、及导向臂(15)的一端均与所述后副车架(19)连接，另一端均与所述转向节(18)连接。4.如权利要求2所述的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，其特征在于，所述控制臂(14)包括外倾控制臂(141)和前束控制臂(142)，所述外倾控制臂(141)及前束控制臂(142)的一端均与所述后副车架(19)连接，另一端均与所述转向节(18)连接。5.如权利要求1所述的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，其特征在于，所述摇臂(24)的一端与所述减速器(22)通过花键或法兰或弹性联轴器连接，并通过螺栓紧固。6.如权利要求3所述的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，其特征在于，所述横摆臂(132)朝向所述导向臂(15)的一侧上设有一安装点(1321)，用于安装所述推拉杆(23)。7.如权利要求6所述的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，其特征在于，所述推拉杆(23)的一端通过球头销(30)或衬套与所述横摆臂(132)上的安装点(1321)连接，另一端通过球头销(30)或衬套与所述摇臂(24)的另一端连接。8.如权利要求1所述的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，其特征在于，所述电机(21)的输出轴与所述减速器(22)的输入轴通过花键或法兰或弹性联轴器连接。9.如权利要求2所述的能够调整车轮垂向力的后悬架结构，其特征在于，所述减振器(11)为单筒液力减振器或双筒液力减振器或阻尼力可调减振器或阻尼力不可调减振器，所述弹簧(12)为普通螺旋弹簧或空气弹簧。10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的一种能够调整车轮垂向力的后悬架结构。

技术总结

本发明公开了一种能够调整车轮垂向力的后悬架结构，包括悬架总成以及与所述悬架总成连接的作动机构，所述作动机构包括电机、减速器、推拉杆及摇臂，所述电机与所述减速器连接，所述减速器与所述摇臂连接，所述推拉杆的一端与所述摇臂连接，另一端与所述悬架总成连接。本发明提供的后悬架结构，通过改变电机的转矩输出，可单独控制后悬架左右车轮垂向力输出，实现电机的转矩(旋转运动)和簧上质量与簧下质量之间近似的垂向力(直线运动)的相互转化，提升整车行驶的平顺性和操纵稳定性。本发明还提供了一种具有该能调整车轮垂向力的后悬架结构的汽车。结构的汽车。结构的汽车。