CN1265068A - 特别用于汽车的悬架结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别用于汽车的弹性悬架结构,最好用合成材料制成。本发明悬架结构(1)至少由三个挠性臂(11,12,13)构成,这些臂在其交汇的一端(19)彼此连接。根据本发明,弹性悬架结构的每个臂一方面与一个车轮支承件相连,另一方面通过一个具有刚度各向异性的挠性铰接件同乘座室(3)相连。悬架结构(1)可以通过一个弹性吊架(5)同乘座室(3)相连,所述吊架具有较小的扭转刚度,以便提高动态性能。本发明特别适用于小型货车和越野汽车。

Description

特别用于汽车的悬架结构

本发明涉及特别用于汽车、但不仅仅是用于四轮汽车的悬架结构。

现有技术中，使用分开的构件确保导向作用和刚度作用：一方面，使用其作用是对每个车轮相对于汽车悬置部分的相对运动进行导向的构件(三角件、支承臂等)，另一方面，使用构成其作用是储存和释出能量的弹簧(螺旋弹簧、扭杆弹簧等)的弹性件。

这种技术的缺陷是配置大量部件，这尤其意味着装配费用高。

要使乘坐者具有良好的舒适性，就需要使车轮在汽车进行侧倾运动时比进行摆动运动时，具有更大的刚度(具有大侧倾惯量的整体式车身的汽车尤其如此)，以便对于一定的横向加速度来说获得最小的侧倾角，而摆动刚度同人行走的固有频率相一致。

传统的解决办法是每个车轴增加一个防侧倾稳定杆。

这样，除了增加部件数量之外，当车轮在负荷状态下越过一个孤立的障碍物时，还使车轮增加刚度。

传递到汽车悬架结构的作用力相应增大，因此，乘坐者经受的加速度变化较大，这影响到乘坐者的舒适性。

另一方面，这种附加刚度在汽车的俯仰运动中不起作用，对于一定的减速来说，非常有利于限制制动角。

因此，这种已知解决办法不能令人满意。

要限制悬架结构的跳动，使乘坐者具有良好的舒适性，就需要有可变的刚度：无论是压缩时还是放松时，刚度在静载平衡位置时要小，在发车时要大。

这样，车轮围绕静载平衡位置的位置变化小，导致加速度变化小，这有利于舒适性。

相反，大障碍物需要有大刚度，以便合力足以对汽车行驶线进行调整，从而创造顺利越过障碍物的条件。

文献FR 2563301(Bertin)提出了一种不受侧倾运动影响的装置，这种装置由一个布置在两个刚性端部之间的横向弹性钢板弹簧构成。

但是，这使车轮在负荷状态下的刚度同其摆动运动时的刚度比较而言增加一倍，这使冲击性颠簸的强度增大，不利于舒适性。

为了限制这种不良作用，一个办法是减小装置在摆动时的刚度，并通过钢板弹簧的预应力调整所产生的大静载挠度。

为了不在汽车装配线上施加预应力(这会增加装配时间)，文献FR2600016(Bertin)是将预应力钢板弹簧安装在一个吊架上，然后将该吊架装配到汽车上。

但是，这种办法的缺陷是要配置大量的部件。

文献FR 2624446(Bertin)以一个具有刚性端部的钢板弹簧为基础，减少部件的数量，采用渐变刚度法则，消除上述不良作用。

但是，这种办法作为补偿需要在钢板弹簧的每个端部进行复杂的嵌套。

另外，除了这些问题之外，任何使用横向钢板弹簧的办法都存在很大的缺陷，即妨碍在车轴驱动的车轮之间安装发动机气缸体。

因此，这种结构需要：

-或者使发动机气缸体以悬臂方式加以定位，这样要增大俯仰惯性矩，不利于舒适性，

-或者使发动机气缸体朝乘座室移动，这样尤其要影响到乘坐者的有效空间，而且影响到处理正面冲击的性能状态。

传统悬架结构的结构在车轮相对于汽车的相对运动过程中，对前端和后端均产生较大的作用力，这需要在扭转变形和弯曲变形方面有较大的结构刚度。

这样，限制了减轻这些构件重量的可能性，对动态性能、安全和动力消耗都是不利的。

因为已知的轻型可变形材料可以至少局部地确保进行冲击处理，所以前端和后端的简化是可行的，这有利于减轻汽车的重量。

因此，尺寸上得到减小，重量上也得到减轻。

已知的防侧倾装置(例如防侧倾稳定杆)对地面支承的四边形的扭转变形产生刚度，这对方向控制稳定性不利。

文献FR 2640205(Renault)提出一种均衡的悬架，例如地面承压能力与地面支承的四边形的扭转变形无关，目的是限制汽车结构所承受的扭转变形和弯曲变形应力。

但是，除了车轴轴线上的横向钢板弹簧妨碍发动机的定位以外，这种办法还需要配置大量的部件和连接件。

另外，由所提出的解决办法的描述可见，汽车行驶线没有因为车轮相对于汽车悬置部分的这种运动而加以改变。因此，这种相对移动很容易达到悬架的几何形状所允许的最大值，从而产生冲击性颠簸。

这种冲击性颠簸一方面不利于舒适性，另一方面使汽车结构承受很大的应力，这违背了预期目的。

必须通过增加附加刚度对此加以校正，这样，还要增加部件数量，从而削弱了所述解决办法的好处。

最后，悬架必须具有纵向挠性，尤其要限制以一定速度越过很陡峭的障碍物(例如人行道边)所产生的极限作用力。

通常使用的枢轴和弹性支承件在已知的结构中由于需要保持容许的几何形状而仅仅具有有限的挠性。

文献FR 2552718描述的Popinet悬架结构通过由两个横向钢板弹簧和两个纵向钢板弹簧构成的一个挠性构架连接四个车轮，尤其从该角度来看是有效的。但是，这种结构存在的缺陷是妨碍在一个车轴的车轮之间安装发动机，而且侧倾刚度小于摆动刚度。

最后，悬架必须尽量减小轮胎在地面上的滚动所造成的震动。

已知的结构通过一个中间吊架按两个挠性连接阶段使悬架连接到汽车结构上，但是，这种中间吊架对由此而构成的装置的刚度的各向异性不起作用。

本发明提出一种弥补上述缺陷的悬架。

本发明弹性悬架结构相对于通过汽车纵向轴线的竖直平面进行对称布置，主要在竖直方向上其次在水平方向上具有挠性，至少由三个挠性臂构成，这些挠性臂彼此在其交汇的一端进行连接，所述悬架结构的竖直投影面面积内接于一个对相邻臂的自由端进行连接的多边形中，悬架结构的每个所述端部直接或间接地与一个车轮支承件相连接。

一般来说，本发明弹性悬架结构的每个臂在其同其它臂相连的端部和其同车轮支承件相连的端部之间连接到乘座室上。

更一般地说，连接件是一种具有刚度各向异性的挠性连接件，主要提供围绕一条靠近在所述连接部位同所述臂相垂直的水平线的轴线进行转动运动的自由度，其次提供在其它五条轴线中的每条轴线上进行适当选定的运动、尤其是沿其铰接轴线移动和围绕垂直轴线转动的一定自由度。

这种连接件可以制成一个挠性枢轴、一个长方形支承件、一对弹性支承件或任何其它具有刚度各向异性的弹性装置。

每个臂的通常部分的宽度厚度比最好至少在臂与乘座室的连接部位附近具有一个最小值，而在臂的交汇部位附近具有一个最大值。

每个臂的型面在一个竖直平面上的水平投影在大的垂直压力下，从其与车轮支承件相连的端部直至其同乘座室的连接部位，基本呈直线。

在大的垂直压力下，在臂的同车轮支承件相连的端部及其同乘座室相连的连接部位之间的部分，由于施加在其同车轮支承件相连的端部上的水平作用力，因此，扭转变形消失。

为了增大其储存能量的能力，每个臂可以在其同其它臂相连的端部及其同乘座室相连的连接部位之间的中央部分，具有一个或若干横向加强肋。

可以在乘座室和悬架结构的由其同乘座室相连的连接件加以限定的中央部分之间安装至少一个提供附加刚度的构件即弹簧或者最好是支座，所述支座用弹性材料制成，包括一个充满增压气体的同汽车速度和/或负荷进行良好配合的腔室。

尤其是对于四轮汽车来说，悬架结构可以通过一个吊架同乘座室相连，所述吊架在其平面上呈刚性，相对于通过汽车纵向轴线的竖直平面进行对称布置，具有扭转变形挠性，除了扭转变形外对其它应力具有更大的刚度，形成一个基本呈矩形的支架，但是，其边可以弯曲，其通常部分最好朝支承同悬架结构相连的连接件的连接点缩小，其间，吊架通过四个连接件连接到汽车上，两个连接件因为位于吊架的纵向对称平面上而称为“纵向”连接件，两个连接件因为位于一条横向轴线上而称为“横向”连接件，所述横向轴线在一个基本同纵向连接件等距离的选择合适的点与所述对称平面相交。

一般来说，连接件是具有刚度各向异性的挠性连接件，每个连接件具有围绕各自的纵向轴线或横向轴线转动的自由度，还具有在其它五条轴线中的每条轴线上进行选择适当的运动、尤其是沿铰接轴线移动和围绕垂直轴线转动的一定自由度。

这些连接件中每个连接件特别可以制成一个挠性枢轴、一个长方形支承件、一对弹性支承件或任何其它具有刚度各向异性的弹性装置。

如此获得的挠性减小悬架结构在扭转变形运动中的刚度，这样可以使动态性能、特别是使舒适性达到最佳化。

本发明悬架结构以及吊架可以用抗疲劳强度与弯曲模量之比高的任何材料，最好是由至少沿两个方向定向的包埋在一种合成树脂中的纤维构成的合成材料、特别是玻璃纤维环氧树脂层压塑料制成。

现参照图1至10以及四轮汽车的实施例对本发明的特征加以说明。

附图如下：

图1是对照一辆汽车轮廓示出的本发明一个悬架结构的沿图2中B2-B2’的纵向剖面图；

图2是沿图1中A1-A1’的俯视剖面图；

图3是当一个车轮越过一个障碍物时本发明一个悬架结构的视图；

图4是这种情况下的俯视图；

图5是当一个车轮以一定的速度越过人行道边的石头时本发明一个弹性悬架结构的沿图6中B6-B6’的纵向剖面图；

图6是这种情况下的俯视图；

图7-1是本发明一个悬架结构的一个臂的正视图，断开处位于该臂同其它臂的交汇处；

图7-2是同一个臂的俯视图，断开处位于该臂同其它臂的交汇处；

图8是对照一辆汽车轮廓示出的本发明一个悬架结构的沿图9中B9-B9’的纵向剖面图；

图9是对照一辆汽车轮廓示出的本发明一个悬架结构的沿图8中A8-A8’的纵向剖面图；

图10是纵向剖面细部图。

Claims (8)

1.根据权利要求2至6之一所述的悬架结构(1)，其特征在于，在乘座室(3)和悬架结构(1)的由同乘座室(3)相连的连接件(6)加以限定的中央部分(199)之间安装至少一个提供附加刚度的构件(7)、即弹簧或者最好是支座，所述支座用弹性材料制成，包括一个充满增压气体的同汽车速度和/或负荷进行良好配合的腔室。

2.根据权利要求1至7之一所述的悬架结构(1)，其特征在于，这种悬架结构包括四个臂(11，12，13，14)，每个臂与汽车的一个车轮(2)或(2’)相连接。

3.根据权利要求8所述的悬架结构(1)，其特征在于，这种悬架结构通过一个吊架(5)同乘座室(3)相连，所述吊架相对于通过汽车纵向轴线的竖直平面进行对称布置，在其平面上呈刚性，具有扭转变形挠性，对其它应力具有更大的刚度，尤其呈一个基本呈矩形的支架，但是，其边可以弯曲，其通常部分最好朝支承同悬架结构(1)相连的连接件(6)的连接点缩小，其间，吊架(5)通过四个连接件连接到汽车上，两个连接件(41)因为位于吊架的纵向对称平面上而称为“纵向”连接件，两个连接件(42)因为位于一条横向轴线上而称为“横向”连接件，所述横向轴线在一个基本同纵向连接件等距离的选择合适的点与所述对称平面相交。

4.根据权利要求9所述的悬架结构(1)，其特征在于，吊架的称为“纵向”连接件(41)或者“横向”连接件(42)的每个连接件是一个具有刚度各向异性的挠性连接件，主要提供围绕一条纵向轴线或水平轴线进行转动运动的自由度，其次提供在其它五条轴线的每条轴线上进行运动、尤其是沿其铰接轴线移动和围绕垂直轴线转动的一定自由度。

5.根据权利要求1至10之一所述的悬架结构(1)，其特征在于，这种悬架结构用一种由至少沿两个方向定向的包埋在一种合成树脂中的纤维构成的材料制成。

6.一种车轮悬架，其特征在于，它包括至少一个臂，该臂属于根据权利要求1至11之一所述的悬架结构(1)。

7.一种特别用于汽车的悬架，包括一个根据权利要求1至11之一所述的弹性悬架结构(1)。

8.具有一个根据权利要求13所述的悬架的汽车。

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