CN103121387A - 麦弗逊空气悬架及其装配方法 - Google Patents

Abstract

一种麦弗逊空气悬架，包括横向稳定杆、位于横向稳定杆左、右两边的两个支柱总成，左、右转向节，左、右下摆臂以及将横向稳定杆与支柱总成连接的左右稳定杆连接推杆；所述支柱总成包括前减振器以及集成在前减振器上的空气弹簧总成，前减振器与前减振器的下支架通过螺栓上紧；所述左、右转向节的上端分别与前减振器下支架上部通过球销合件连接，左、右转向节的下部通过轴销与转向节的轴套连接板连接，并藉此轴套连接板与前减振器下支架的下部连接，左、右转向节分别与前减振器下支架构成一体化的框架结构；球销合件的球头与转向节的轴套连接板的轴套中心连线为主销轴线a。该空气悬架能满足汽车在各种载荷状态下的要求，获得较为理想的舒适平顺性。

Description

麦弗逊空气悬架及其装配方法

技术领域

本发明涉及车辆的前独立悬架机构，特别是一种麦弗逊空气悬架及其装配方法。

背景技术

目前市场的汽车前悬架很多是采用麦弗逊式的悬架，如附图6所示，现有的麦弗逊悬架是由支柱总成1a、转向节2a、下摆臂3a、横向稳定杆4a及稳定杆连接杆5a等组成，其中支柱总成是由螺旋弹簧6a、缓冲块7a、前悬支座8a和平面轴承9a等集中安装在减振器上所组成，支柱总成通过减振器上的转向节支架10a安装到转向节上；工作过程中，轮胎受到路面各种冲击力都是靠螺旋弹簧和减振器缓冲、减震，最后传递到车身上；同时，减振器支柱还兼起导向作用，在工作过程中，此种结构存在以下问题：

1）螺旋弹簧的刚度是线性的，不能满足不同载荷下的偏频要求，舒适性相对较差；

2）减振器阻尼是不可调节的，不能很好的与弹性组件特性匹配，汽车的平顺性和操作稳定性相对较差；

3）整个前悬架受力都是通过减振器支柱传递到车身，同时还兼起车轮转向的导向作用，整个支柱受力复杂，影响减振器支柱的疲劳寿命；

4）车轮的定位参数随着悬挂的偏摆响应不精确，同时在大功率的前驱车上，车辆加速时候容易放大加速跑偏现象；而且，在轮跳动过程中，车轮定位参数变化较大，因此悬架性能特性不稳定；汽车的载荷状态变化大，减振器工作情况复杂，传统的麦弗逊式悬架已经不能满足人们对良好舒适性和操控稳定性的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对传统的麦弗逊悬架结构进行了改进后的麦弗逊空气悬架，该麦弗逊空气悬架能够改善现有麦弗逊式前悬架的操纵稳定性能以及平顺性能，实现良好的悬架运动特性，以解决已有技术存在的上述问题，本发明还提供了该麦弗逊空气悬架的装配方法。

解决问题的技术方案是：一种麦弗逊空气悬架，包括横向稳定杆、位于横向稳定杆左、右两边的两个支柱总成，左、右转向节，左、右下摆臂以及将横向稳定杆与支柱总成连接的左右稳定杆连接推杆；其特征在于：

所述支柱总成包括前减振器以及集成在前减振器上的空气弹簧总成,所述前减振器与前减振器下支架通过螺栓上紧；

所述左、右转向节的上端分别与前减振器下支架上部通过球销合件连接，左、右转向节的下部通过轴销与转向节的轴套连接板连接，并藉此轴套连接板与前减振器下支架的下部连接，左、右转向节分别与左右两个前减振器下支架构成一体化的框架结构；

所述球销合件由球头与球头座构成，球销合件的球头与转向节的轴套连接板的轴套中心连线为主销轴线a，球销合件、轴套连接板构成车轮转动中心轴线的结构。

其进一步技术方案是：所述前减振器是磁流变泵式变阻尼减振器。

其进一步技术方案是：所述空气弹簧总成是电子控制空气弹簧。

其更进一步技术方案是：采用球头连接板或滚动轴承连接板或滚针轴承连接板代替轴套连接板与球销合件构成车轮转动中心轴线的结构。

相关的另一技术方案是：上述麦弗逊空气悬架的装配方法，它包括以下步骤：

A. 将下摆臂的后衬套、下摆臂的前衬套各2个分别压入左下摆臂和右下摆臂中；通过4个衬套的中心孔，用4个螺栓和4个法兰锁紧螺母，分别将左下摆臂和右下摆臂装配到副车架上；

B. 用6个螺栓将2个空气弹簧总成上端分别装到车身上，再用2个螺栓和2个螺母将两个前减振器下端分别固定到两个前减振器下支架上，同时将空气弹簧总成用一个螺母连接到前减振器的减振器杆上；

C. 通过2个下球销，将左右稳定杆推杆装到稳定杆的两端；用2个带橡胶衬套的稳定杆固定支架和螺栓将稳定杆固定到副车架上，再用2个上球销将左右稳定杆推杆分别装到左右两个前减振器上；

D. 将下支架衬套共4个分别压装到左右两个前减振器下支架中；通过4个衬套的中心孔，用4个螺栓和4个法兰面锁紧螺母，分别将左右两个前减振器下支架装配到左、右下摆臂上；

E．用4个螺栓和4个锁紧螺母将2个转向节的球销合件装到左右两个前减振器下支架上，再用2个螺母分别把2个转向节的球销合件连接到左、右转向节上；用2个转向节的轴销将2个转向节的轴套连接板分别连接到左、右转向节上，再用4个螺栓和4个螺母将此时的轴套连接板分别连接到左右两个前减振器下支架中，左、右转向节分别与左右两个前减振器下支架连接构成为一体化的框架式结构；

F. 将左、右前轮毂总成、车轮等分别装在左转向节和右转向节上。

由于采用上述技术方案，本发明之麦弗逊空气悬架及其装配方法具备以下有益效果：1．空气弹簧总成18跟减振器1组合，结构紧凑，占用空间小，不需要重新设计引擎舱的结构和布局，可以直接应用于现有的平台，节省成本和研发费用。

2．主销轴线和减振器支柱分离，使减振器、弹簧受力更加简单，提高了减振器寿命和有效的降低噪声、异响，减少轮胎的偏磨等损耗，延长轮胎寿命：

1）本发明之麦弗逊空气悬架解放了减振器支柱上端点的转向作用，把转向主销轴线上点移到转向节上端的球销合件11，这样主销内倾角相对传统的麦弗逊悬架来说，减少了很多，使转向时车轮的倾角损失减小，车轮胎面与地面的夹角更小，保持更好的贴合性，提升车辆在弯道当中的指向表现，同时这也能帮助减少轮胎的偏磨等损耗，延长轮胎寿命；

2）车轮中心到新的主销轴线的垂直距离变减小，车轮绕着主销轴线转动的力矩就相应减小，对于大功率发动机的前驱车来说，能够减缓加速跑偏现象；同时随着主销内倾角的减小， 悬架的侧倾中心变长，悬架在上下运动过程中能够保持车轮外倾角变化率在一个相对小的范围值内，也能减缓车辆在加速时候的跑偏现象。 

3．左、右转向节2、3分别与左右两个前减振器下支架17连接结构成为一体化的框架式结构，结构强度提升，提高悬挂的整体刚性，抗侧倾、前倾性能提升，弹簧受力更加简单，稳定性有所提升，车轮随悬挂的摆动轨迹也更加精确。

4．空气弹簧总成和前减振器都是可调节的单元，能够在不同工况下相互匹配，保证了车辆的良好平顺性和操控稳定性：

1）空气弹簧的刚度是可调的，能很好的保证整车的偏频，使车辆在各种状态下都能保持良好的舒适性；由于弹簧刚度是自动调节的，这样跟缓冲块配合更加合理，也使缓冲块的疲劳寿命得到大大的提高；

2）可调阻尼式的减振器，能够很好的响应整车的弹性特性，改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力。

下面结合附图和实施例对本发明之麦弗逊空气悬架及其装配方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1为本发明麦弗逊空气悬架结构示意图(左右对称)；

图2为本发明麦弗逊空气悬架结构空载时主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的侧视图；

图5为图2的局部视图；

图6为传统麦弗逊悬架结构示意图；

图7为本发明麦弗逊空气悬架结构的新主销轴线a和传统主销轴线b的位置对比图；

图8-1为本发明麦弗逊空气悬架的轴套连接板结构图；

图8-2为可替换轴套连接板之球头连接板的球头连接方式结构示意图；

图8-3为可替换轴套连接板之滚动轴承连接板的滚动轴承连接方式结构示意图；

图8-4为可替换轴套连接板之滚针轴承连接板的滚针轴承连接方式结构示意图。

图中：

1—前减振器、2—左转向节、3—右转向节、4—下摆臂的轴销、5—稳定杆、6—带橡胶衬套的稳定杆固定支架、7—稳定杆推杆、8—下球销、9—上球销、10—转向节的轴套连接板、10a—球头连接板，10b—滚动轴承连接板，10c—滚针轴承连接板；

11—球销合件、111—球头、112—球头座、12—前轮毂总成、13—左下摆臂、14—右下摆臂、15—下摆臂的后衬套、16—下摆臂的前衬套、17—前减振器下支架、18—空气弹簧总成、19—下支架的衬套、20—转向节轴销、21—减振器的电控阀门；

 其余标号参见文中解释。

具体实施方式

一种麦弗逊空气悬架，如图1～图5所示，该麦弗逊空气悬架包括横向稳定杆5、位于横向稳定杆5左、右两边的两个支柱总成，左、右转向节2、3，左、右下摆臂13、14以及将横向稳定杆5与支柱总成连接的左右稳定杆连接推杆7；由于该结构左右对称，以下以一边为例说明具体结构以及连接关系，一般不再标明左或右；

所述支柱总成包括前减振器1以及集成在前减振器1上的空气弹簧总成18；前减振器1与前减振器下支架17通过螺栓上紧； 

所述转向节的上端分别与前减振器下支架17上部通过球销合件11连接，左、右转向节2、3的下部通过转向节轴销20与转向节的轴套连接板10连接，并藉此轴套连接板10与前减振器下支架17的下部连接，左、右转向节2、3分别与前减振器1下支架17构成一体化的框架结构；

所述球销合件11是由球头111与 球头座112构成（参见图5），球销合件的球头111与转向节的轴套连接板10的轴套中心连线为主销轴线a；球销合件11、轴套连接板10构成车轮转动中心轴线的结构。

所述转向节的轴套连接板10包括轴套101以及连接板102（参见图8-1）。

所述前减振器1是磁流变泵式变阻尼减振器，其上带有电控阀门21。

所述空气弹簧总成18是电子控制空气弹簧。

作为本发明实施例的一种变换，也可以采用球头连接板10a或滚动轴承连接板10b或滚针轴承连接板10c代替轴套连接板10与球销合件11构成车轮转动中心轴线的结构。

所述球头连接板10a包括球头101a以及连接板102a（参见图8-2），所述滚动轴承连接板10b包括滚动轴承101b以及连接板102b（参见图8-3），所述滚针轴承连接板10c包括滚针轴承101c以及连接板103c（参见图8-4）。

本发明麦弗逊空气悬架的装配过程如下： 

A. 将下摆臂的后衬套15、下摆臂的前衬套16各2个分别压入左下摆臂13和右下摆臂14中；通过4个衬套的中心孔，用4个螺栓和4个法兰锁紧螺母，分别将左下摆臂13和右下摆臂14装配到副车架上；

B. 用6个螺栓将2个空气弹簧总成18上端分别装到车身上，再用2个螺栓和2个螺母将两个前减振器1下端分别固定到两个前减振器下支架17上，同时将空气弹簧总成18用一个螺母连接到前减振器1的减振器杆上；

C. 通过2个下球销8，将左右稳定杆推杆7装到稳定杆5的两端；用2个带橡胶衬套的稳定杆固定支架6和螺栓将稳定杆5固定到副车架上，再用2个上球销9将左右稳定杆推杆7分别装到左右两个前减振器1上；

D. 将下支架衬套19共4个分别压装到左右两个前减振器下支架17中；通过4个衬套的中心孔，用4个螺栓和4个法兰面锁紧螺母，分别将左右两个前减振器下支架17装配到左、右下摆臂13、14上；

E．用4个螺栓和4个锁紧螺母将2个转向节的球销合件11装到左右两个前减振器下支架17上，再用2个螺母分别把2个转向节的球销合件11连接到左、右转向节2、3上；用2个转向节的轴销20将2个转向节的轴套连接板10分别连接到左、右转向节2、3上，再用4个螺栓和4个螺母将此时的轴套连接板分别连接到左右两个前减振器下支架17中，左、右转向节2、3分别与左右两个前减振器下支架连接构成为一体化的框架式结构；

F. 将左、右前轮毂总成12、车轮等分别装在左转向节2和右转向节3上。

本发明麦弗逊空气悬架的工作原理和工作过程如下：由于麦弗逊空气悬架左右对称，下面就以麦弗逊空气悬架左侧来说明本发明的工作原理并进一步说明本发明的有益效果：

1. 在车辆行驶过程中，轮胎受到地面的反作用力，通过车轮、前轮毂总成12、转向节2、转向节的球销合件11、空气弹簧总成18、转向节的轴套连接板10、左下摆臂13、下摆臂的后衬套15、下摆臂的前衬套16等传递到车身和副车架上，缓和不平路面对车身的冲击。

2. 车辆在不同工况下时，前减振器1和空气弹簧总成18都会根据轮胎的受力情况来调整、匹配减振器阻尼力和前悬的悬架刚度，使车辆不因载荷的变化而使平顺性和舒适型遭到恶化，满足了人们对汽车性能的更高要求。

3. 转向节2分别与转向节的球销合件11和转向节的轴套连接板10连接，形成了新的主销轴线a，在减振器角度不变的情况下相对于传统的主销轴线b（减振器上点和转向节下点的连线），主销内倾角α变小β-α（参见图7），使转向时车轮的倾角损失减小，车轮胎面与地面的夹角更小，保持更好的贴合性，提升车辆在弯道当中的指向表现， 同时这也能帮助减少轮胎的偏磨等损耗，延长轮胎寿命。

4.新的主销轴线改变，使车轮转向时前减振器1不再起到转向作用。也就是说前减振器1的受力情况相对原来的更加简单，集成在减振器的空气弹簧总成18受力更加合理，提高了减振器和空气弹簧总成的疲劳寿命。

5.对于前轮驱动来说，横置引擎左右半轴不等长的结构特性，加上急加速时麦弗逊悬挂对“抬头”抑制能力的先天不足导致车头的抬升，引起车轮倾角变化（抓地效果变化）和万向节等机械传动部件随角度变化使传递动力的效率变化，遇上强劲的扭矩输出时很容易使左右驱动轮释放到地面上的扭矩不对等，使车头发生左右的扭转；本发明的悬架结构，新的主销轴线更加靠近车轮中心，驱动力作用到主销轴线的力臂减小，这样车轮绕着主销轴线转动的力矩就减小，减缓了车辆的加速跑偏。

6.车辆在强加速时候，车头抬起，悬架被拉长，车轮外倾角朝着正的外倾角变化，使得车辆不能保持直线行驶的状态；本发明“麦弗逊空气悬架”的主销内倾角的减小，且侧倾中心高度可调性变大，悬架在上下运动过程中能够保持车轮外倾角变化率在一个相对小的范围值内，减缓了车辆在加速时候的跑偏现象。

综上所述，本发明麦弗逊空气悬架能满足汽车在各种载荷状态下的要求，获得较为理想的舒适平顺性；既能延续麦弗逊悬架的结构紧凑、响应速度快的特点，又能提高车子的抗侧倾、前倾性能，提升了车轮随悬挂的摆动轨迹，也能够更好的抑制加速跑偏现象；使汽车在结构、舒适性、操纵稳定性等方面都具有明显的提高。

Claims (5)

1.一种麦弗逊空气悬架，包括横向稳定杆（5）、位于横向稳定杆（5）左、右两边的两个支柱总成，左、右转向节（2、3），左、右下摆臂（13、14）以及将横向稳定杆（5）与支柱总成连接的左右稳定杆连接推杆（7）；其特征在于：

所述支柱总成包括前减振器（1）以及集成在前减振器（1）上的空气弹簧总成（18）,所述前减振器（1）与前减振器下支架（17）通过螺栓上紧；

所述左、右转向节（2、3）的上端分别与前减振器下支架（17）上部通过球销合件（11）连接，左、右转向节（2、3）的下部通过轴销（20）与转向节的轴套连接板（10）连接，并藉此轴套连接板（10）与前减振器下支架（17）的下部连接，左、右转向节（2、3）分别与前减振器下支架（17）构成一体化的框架结构；

所述球销合件（11）由球头（111）与 球头座（112）构成，球销合件的球头（111）与转向节的轴套连接板（10）的轴套中心连线为主销轴线a，球销合件（11）、轴套连接板（10）构成车轮转动中心轴线的结构。

2.据权利要求1所述的麦弗逊空气悬架，其特征在于：采用球头连接板（10a）或滚动轴承连接板（10b）或滚针轴承连接板（10c）代替轴套连接板（10）与球销合件（11）构成车轮转动中心轴线的结构。

3.据权利要求1或2所述的麦弗逊空气悬架，其特征在于：所述前减振器（1）是磁流变泵式变阻尼减振器。

4.据权利要求1或2所述的麦弗逊空气悬架，其特征在于：所述空气弹簧总成（18）是电子控制空气弹簧。

5.权利要求1所述麦弗逊空气悬架的装配方法，其特征在于：它包括以下步骤：

A. 将下摆臂的后衬套（15）、下摆臂的前衬套（16）各2个分别压入左下摆臂（13）和右下摆臂（14）中；通过4个衬套的中心孔，用4个螺栓和4个法兰锁紧螺母，分别将左下摆臂（13）和右下摆臂（14）装配到副车架上；

B. 用6个螺栓将2个空气弹簧总成（18）上端分别装到车身上，再用2个螺栓和2个螺母将两个前减振器（1）下端分别固定到两个前减振器下支架（17）上，同时将空气弹簧总成（18）用一个螺母连接到前减振器（1）的减振器杆上；

C. 通过2个下球销（8），将左右稳定杆推杆（7）装到稳定杆（5）的两端；用2个带橡胶衬套的稳定杆固定支架（6）和螺栓将稳定杆（5）固定到副车架上，再用2个上球销（9）将左右稳定杆推杆（7）分别装到左右两个前减振器（1）上；

D. 将下支架衬套（19）共4个分别压装到左右两个前减振器下支架（17）中；通过4个衬套的中心孔，用4个螺栓和4个法兰面锁紧螺母，分别将左右两个前减振器下支架（17）装配到左、右下摆臂（13、14）上；

E．用4个螺栓和4个锁紧螺母将2个转向节的球销合件（11）装到左右两个前减振器下支架（17）上，再用2个螺母分别把2个转向节的球销合件（11）连接到左、右转向节（2、3）上；用2个转向节的轴销20将2个转向节的轴套连接板（10）分别连接到左、右转向节（2、3）上，再用4个螺栓和4个螺母将此时的轴套连接板分别连接到左右两个前减振器下支架（17）中，左、右转向节（2、3）分别与左右两个前减振器下支架连接构成为一体化的框架式结构；

F. 将左、右前轮毂总成（12）、车轮等分别装在左转向节（2）和右转向节（3）上。

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