專利名稱：一種整體式滾珠花鍵副直線平移式懸架的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車懸架系統(tǒng)，特別涉及空間多連桿獨立懸架系統(tǒng)，屬于汽車工程領域；具體來說，為一種整體式滾珠花鍵副直線平移式懸架。
背景技術：
懸架是保證車輪或者車橋與汽車承載系統(tǒng)(車架或者承載式車身)之間具有彈性聯(lián)系并能夠傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調(diào)節(jié)汽車在行駛過程中車身位置等有關裝置的總稱。一般懸架主要由彈性元件、減震裝置和導向機構三部分組成。在有些情況下，某一零部件兼起兩種或者三種作用，比如鋼板彈簧兼起彈性元件和導向機構的作用。其中導向機構的功能是確保車輪與車身或車架之間所有的力和力矩可靠傳遞，并決定車輪相對于車身或車架的位移特性。導向機構決定了車輪跳動時的運動軌跡和車輪定位參數(shù)的變化情況，以及汽車前后側傾中心和縱傾中心的位置，在很大程度上影響了整車的操縱穩(wěn)定性和 抗縱傾能力。根據(jù)導向機構的特點，汽車懸架主要可以分為非獨立懸架和獨立懸架兩大類。非獨立懸架的典型特征在于左右車輪之間由一剛性梁或者非斷開式的車橋聯(lián)接，當單邊車輪跳動時，直接影響到另一側車輪。獨立懸架左右車輪各自“獨立”地與車身或車架相連或構成斷開式車橋。此外，還有一種特點介于非獨立懸架與獨立懸架之間的半獨立懸架。非獨立懸架缺點明顯，比如左右車輪跳動互相影響、非懸掛質量較大等，已經(jīng)不能夠滿足當今汽車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。獨立懸架的結構特點是兩側的車輪單獨地通過彈性懸架與車身或車架聯(lián)接，車橋做成斷開式。因此，獨立懸架有以下優(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，而且有助于消除轉向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象，提升了汽車直線行駛能力，保證了良好的操縱穩(wěn)定性。②減少了汽車非簧載質量。在非獨立懸架情況下，整個車橋和車輪都屬于非簧載質量部分。在獨立懸架情況下，對驅動橋而言，由于主減速器，差速器及其外殼都固定在車架上，成了簧載質量；對轉向橋而言，它僅具有轉向主銷和轉向節(jié)，而中部的整體梁不再存在。所以采用獨立懸架時，非簧載質量包括車輪質量和懸架系統(tǒng)中的一部分零件的全部或部分質量，顯然比用非獨立懸架時非簧載質量要小得多。在道路條件和車速相同時非簧載質量愈小，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行駛平順性和輪胎的接地性能。③采用斷開式車橋時，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計得較小，使車身振動頻率降低，以改善行駛平順性。④易于實現(xiàn)驅動輪轉向。以上優(yōu)點使獨立懸架被廣泛地應用在現(xiàn)代汽車上，特別是轎車的轉向輪都普遍采用了獨立懸架，為了提高行駛安全性，越來越多的高級轎車的后懸也采用了獨立懸架。目前，在汽車上應用最廣泛的獨立懸架主要有雙橫臂獨立懸架、麥弗遜式獨立懸架和多連桿獨立懸架。雙橫臂獨立懸架的突出優(yōu)點是設計靈活，但是采用該懸架的汽車車輪跳動時車輪定位參數(shù)和輪距變化較大，降低了汽車直線行駛能力，導致操縱穩(wěn)定性較差，同時輪胎磨損嚴重。麥弗遜式懸架的優(yōu)點是結構簡單，節(jié)省空間，且車輪跳動過程中其輪距、前束及車輪外傾等定位參數(shù)變化不大，減輕了輪胎磨損，也使得汽車具有較好的操縱穩(wěn)定性，但是其可設計性較差，而且減震器的活塞桿與導向套之間存在摩擦力，使得懸架的動剛度增加，彈性特性變差，尤其在小位移時這一影響更加顯著。多連桿獨立懸架的優(yōu)點主要是能夠保證車輪跳動時車輪定位參數(shù)變化很小，但是其設計靈活性差，對連桿結構參數(shù)非常敏感，加工制造精度要求高，裝配調(diào)整困難，目前主要應用在中高檔轎車。目前常規(guī)的獨立懸架雖然在功能上都能夠滿足懸架設計要求，但是當車輪跳動時，車輪定位參數(shù)均會變化。在實際應用中，車輪定位參數(shù)的較大變化會對汽車操縱穩(wěn)定性或者其他方面性能產(chǎn)生不利影響，比如輪距的變化會導致汽車直線行駛能力下降，同時還 造成滾動阻力增大和對轉向系統(tǒng)的影響；車輪外傾角的變化會導致輪胎的異常磨損。如何能夠保證車輪跳動時，其定位參數(shù)不會發(fā)生變化是獨立懸架結構創(chuàng)新設計中的一個重點和難點。萬向集團和清華大學曾聯(lián)合提出三種能夠用于汽車懸架的直線導引機構，參見I.趙景山，王建宜.空間多連桿叉車舉升導引機構[P].中國專利200910085582. 7,2009-11-4. 2·資小林，趙景山，張杰，劉向.一種帶有3-RRR伸縮補償機構的多連桿直線導引獨立懸架[P]·中國專利:CN201110215816. 2，2012-02-22.3.張杰，趙景山，資小林，王建宜.一種彈性多連桿直線導引獨立懸架[P].中國專利CN201110218599. 2，2012-02-22.。上述專利I中懸架支鏈為RPR運動鏈，具有較好的各向剛度，但RPR運動鏈由于存在移動副而導致移動副處滑動摩擦較大，不適合用作懸架導引機構；2中懸架支鏈均為RRR運動鏈，其沿垂直于RRR運動鏈所確定的平面的方向剛度較差，并且鉸鏈運動副很多；3中懸架的支鏈均為彈性多連桿，其導向機構沿著車輪縱向的剛度較差，導向機構上下跳動到極限位置時，彈性桿可能產(chǎn)生運動突變；并且對于導向桿復合材料的彈性、強度和韌性都有很高的要求。因此上述3種懸架導向桿的實用性不強，需要持續(xù)加以改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一種整體式滾珠花鍵副直線平移式懸架，可以實現(xiàn)車輪的外傾角、主銷內(nèi)傾角和后傾角、左右輪距、車輪前束(后束)以及前后軸距在車輪上下跳動過程中能夠基本保持不變，從而提高汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性以及乘坐的舒適性，并能夠有效降低輪胎的磨損；同時，在具有較強的可實施性的前提下，能夠保證該懸架機構具有較大各向剛度，盡可能減小受載變形。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的，它包括轉向節(jié)、車身、以及上下兩組整體式滾珠花鍵副導向桿機構，即上側第一條懸架支鏈、上側第二條懸架支鏈和下側第一條懸架支鏈、下側第二條懸架支鏈，所述的上下兩組整體式滾珠花鍵副導向桿機構兩端分別與轉向節(jié)和車身鉸接；轉向節(jié)通過輪轂單元固定軸與車輪裝配，并設有內(nèi)設制動卡鉗連接孔、的彈簧減振器總成和內(nèi)設彈簧減振器連接孔、的制動卡鉗總成的固定支座。作為優(yōu)選，每條整體式滾珠花鍵副導向桿均包括兩個橡膠襯套、花鍵軸連桿、卡簧、兩個O型密封圈、多個滾珠、滾珠保持架、花鍵軸套連桿和防塵罩；所述花鍵軸連桿設有繞周向均勻分布的若干條圓弧形外滾道，所述花鍵軸套連桿設有繞周向均勻分布的、與外滾道相同數(shù)量和形狀的內(nèi)滾道，且內(nèi)滾道與外滾道滿足相應配合關系；所述滾珠保持架為筒形，設有繞周向均勻分布的滾珠安裝孔，滾珠與滾珠保持架裝配后分別與花鍵軸連桿和花鍵軸套連桿裝配形成滾珠花鍵副；所述的滾珠保持架上設置有以防止工作時滾珠滑出掉落的卡簧；所述兩個O型密封圈并排安裝在花鍵軸套連桿外側；所述防塵罩安裝在懸架支鏈上作為二級防塵、防水和防腐蝕裝置。作為優(yōu)選，所述的上側第一條懸架支鏈和上側第二條懸架支鏈所在的鉛垂平面的交線，與下側第一條懸架支鏈和下側第二條懸架支鏈所在的鉛垂平面的交線為共線或平行。作為優(yōu)選，所述的轉向節(jié)內(nèi)的上側第一支耳支耳、上側第二支耳，下側第一支耳、下側第二支耳均設有懸架支鏈連接孔；上側第一支耳支耳、上側第二支耳的懸架支鏈連接孔軸線所確定的兩個鉛垂平面的交線，與下側第一支耳、下側第二支耳的懸架支鏈連接孔軸線所確定的兩個鉛垂平面的交線，兩者重合或者平行。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果相對于傳統(tǒng)獨立懸架，本發(fā)·明提供的整體式滾珠花鍵副多連桿直線平移式懸架，可以實現(xiàn)車輪的外傾角、主銷內(nèi)傾角和后傾角、車輪前束(后束)、左右輪距以及前后軸距等定位參數(shù)，在車輪上下跳動過程中能夠基本保持不變，從而有效降低了輪胎的磨損，并能夠有效地提高汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性以及乘坐的舒適性；相對于已有的專利發(fā)明，本發(fā)明提供的整體式滾珠花鍵副多連桿直線平移式懸架的支鏈結構更加緊湊實用，軸向伸縮時因鋼珠的滾動而摩擦很小，并且滾珠花鍵副磨損后可以方便的更換，提高了懸架支鏈的工作壽命。


圖I是本發(fā)明提供的整體式滾珠花鍵副直線平移式懸架的結構示意圖。圖2是該懸架系統(tǒng)中的整體式滾珠花鍵副導向桿的結構示意圖。圖3是該懸架系統(tǒng)中的導向桿采用滾柱花鍵副的結構示意圖。圖4是該懸架系統(tǒng)中轉向節(jié)的結構示意圖。圖5是該懸架系統(tǒng)的俯視圖。圖6是該懸架系統(tǒng)沿X軸的向視圖。附圖中的標號分別為1-轉向節(jié)；2-車身；3_上側第一條懸架支鏈；4_下側第一條懸架支鏈；5_下側第二條懸架支鏈；6_上側第二條懸架支鏈；7_橡膠襯套；8_花鍵軸連桿；9-卡簧；10-0型密封圈；11_滾珠；12_滾珠保持架；13_花鍵軸套連桿；14_防塵罩；15-滾柱花鍵軸連桿；16-滾柱花鍵軸套連桿；17_滾柱；18-滾柱保持架。19a、19b-制動卡鉗連接孔；20a、20b-彈簧減振器連接孔；21a-上側第一支耳；21b_上側第二支耳；22a_下側第一支耳；22b-下側第二支耳；23_輪轂單元固定軸。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的結構、原理及具體實施方式
作進一步的說明。圖I是本發(fā)明提供的整體式滾珠花鍵副直線平移式懸架，包括轉向節(jié)I、車身2、以及上下兩組整體式滾珠花鍵副導向桿機構，即上側第一條懸架支鏈3、上側第二條懸架支鏈6和下側第一條懸架支鏈4、下側第二條懸架支鏈5，所述的上下兩組整體式滾珠花鍵副導向桿機構兩端分別與轉向節(jié)I和車身2鉸接。轉向節(jié)I通過輪轂單元固定軸23與車輪裝配，并設有內(nèi)設制動卡鉗連接孔19a、19b的彈簧減振器總成和內(nèi)設彈簧減振器連接孔20a、20b的 制動卡鉗總成的固定支座。圖2是該懸架系統(tǒng)中的整體式滾珠花鍵副導向桿的實施例之一，每條懸架支鏈均包括兩個橡膠襯套7、花鍵軸連桿8、卡簧9、兩個O型密封圈10、滾珠11、滾珠保持架12、花鍵軸套連桿13和防塵罩14。花鍵軸連桿8設有繞周向均勻分布的4條圓弧外滾道；所述花鍵軸套連桿13設有繞周向均勻分布的、與外滾道相同數(shù)量和形狀的內(nèi)滾道，且內(nèi)滾道與外滾道滿足相應配合關系；所述滾珠保持架12為筒形，設有繞周向均勻分布的滾珠安裝孔，滾珠11與滾珠保持架12裝配后分別與花鍵軸連桿8和花鍵軸套連桿13裝配形成滾珠花鍵副；所述的滾珠保持架12上設置有以防止工作時滾珠11滑出掉落的卡簧9，卡簧9的功能是防止?jié)L珠滑出掉落；兩個O型密封圈10并排安裝在花鍵軸套連桿13外側，其作用是防止?jié)L道內(nèi)潤滑脂溢出和外界灰塵、水潰等進入滾道降低滾道使用壽命；防塵罩14安裝在懸架支鏈上作為二級防塵、防水和防腐蝕裝置。圖3是該懸架系統(tǒng)中的滾珠花鍵副導向桿實施例之二，為了提高其加工工藝性能，減少加工成本，滾珠花鍵副的另一種實現(xiàn)結構是采用滾柱17代替滾珠11，滾柱花鍵軸連桿15代替花鍵軸連桿8，滾柱花鍵軸套連桿16代替花鍵軸套連桿13，滾柱保持架18代替滾珠保持架12，相應花鍵軸連桿8和花鍵軸套連桿13的圓弧滾道改為方形滾道，滾柱保持架18改為條形。圖4是該懸架系統(tǒng)中轉向節(jié)的結構，轉向節(jié)I可以通過輪轂單元固定軸23與車輪裝配，并設有內(nèi)設制動卡鉗連接孔19a、19b的彈簧減振器總成和內(nèi)設彈簧減振器連接孔20a、20b的制動卡鉗總成的固定支座。上側第一條懸架支鏈3、上側第二條懸架支鏈6和下側第一條懸架支鏈4、下側第二條懸架支鏈5的過約束布置使得懸架系統(tǒng)僅具有一個自由度，其中該四條懸架支鏈所在的鉛垂平面非共面，且交線共線或者平行。為了提高懸架機構的構型穩(wěn)定性和提高承載能力，其優(yōu)選方案是上側第一條懸架支鏈3和下側第一條懸架支鏈4所在的鉛垂平面共面，上側第二條懸架支鏈6和下側第二條懸架支鏈5所在的鉛垂平面共面，且兩鉛垂平面的夾角為90° (如圖5所示)。本發(fā)明所提供的多連桿直線平移式懸架只具有沿z軸移動的自由度是由該懸架機構的機構特性所決定的，接下來就分析該懸架機構的機構學運動特性。首先建立相應的坐標系oxyz，以上側第一條懸架支鏈與車身連接處轉動副軸線為X軸，y軸沿水平方向位于懸架支鏈所在的鉛垂平面內(nèi)，相應的Z軸沿鉛垂方向，如圖5和圖
6所示。設懸架支鏈A1B1的長為I1，懸架支鏈軸線與平面oxy的夾角為的4艮據(jù)趙景山，馮之敬，褚福磊.機器人機構自由度分析理論[M].北京科學出版社，2009.提出的機構自由度的分析理論，可以寫出懸架支鏈A1B1的運動螺旋系為
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權利要求
1.一種整體式滾珠花鍵副直線平移式懸架，其特征在于包括轉向節(jié)(I)、車身(2)、以及上下兩組整體式滾珠花鍵副導向桿機構，即上側第一條懸架支鏈(3)、上側第二條懸架支鏈(6)和下側第一條懸架支鏈(4)、下側第二條懸架支鏈(5)，所述的上下兩組整體式滾珠花鍵副導向桿機構兩端分別與轉向節(jié)(I)和車身(2 )鉸接；轉向節(jié)(I)通過輪轂單元固定軸(23)與車輪裝配，并設有內(nèi)設制動卡鉗連接孔(19a)、(19b)的彈簧減振器總成和內(nèi)設彈簧減振器連接孔(20a)、(20b)的制動卡鉗總成的固定支座。
2.根據(jù)權利要求I所述的整體式滾珠花鍵副直線平移式懸架，其特征在于每條整體式滾珠花鍵副導向桿均包括兩個橡膠襯套(7)、花鍵軸連桿(8)、卡簧(9)、兩個O型密封圈(IO )、多個滾珠(11)、滾珠保持架(12)、花鍵軸套連桿(13 )和防塵罩(14 );所述花鍵軸連桿(8)設有繞周向均勻分布的若干條圓弧形外滾道，所述花鍵軸套連桿(13)設有繞周向均勻分布的、與外滾道相同數(shù)量和形狀的內(nèi)滾道，且內(nèi)滾道與外滾道滿足相應配合關系；所述滾珠保持架(12)為筒形，設有繞周向均勻分布的滾珠安裝孔，滾珠(11)與滾珠保持架(12)裝配后分別與花鍵軸連桿(8)和花鍵軸套連桿(13)裝配形成滾珠花鍵副；所述的滾珠保持架(12)上設置有以防止工作時滾珠(11)滑出掉落的卡簧(9);所述兩個O型密封圈(10)并排安裝在花鍵軸套連桿(13)外側；所述防塵罩(14)安裝在懸架支鏈上作為二級防塵、防水和防腐蝕裝置。
3.按照權利要求I所述的整體式滾珠花鍵副直線平移式懸架，其特征在于所述的上側第一條懸架支鏈(3)和上側第二條懸架支鏈(6)所在的鉛垂平面的交線，與下側第一條懸架支鏈(4)和下側第二條懸架支鏈(5)所在的鉛垂平面的交線為共線或平行。
4.按照權利要求I所述的整體式滾珠花鍵副直線平移式懸架，其特征在于所述的轉向節(jié)(I)內(nèi)的上側第一支耳支耳(21a)、上側第二支耳(21b)，下側第一支耳(22a)、下側第二支耳(22b)均設有懸架支鏈連接孔；上側第一支耳支耳(21a)、上側第二支耳(21b)的懸架支鏈連接孔軸線所確定的兩個鉛垂平面的交線，與下側第一支耳(22a)、下側第二支耳(22b)的懸架支鏈連接孔軸線所確定的兩個鉛垂平面的交線，兩者重合或者平行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種整體式滾珠花鍵副直線平移式懸架，包括轉向節(jié)、車身、以及上下兩組整體式滾珠花鍵副導向桿機構，即上側第一條懸架支鏈、上側第二條懸架支鏈和下側第一條懸架支鏈、下側第二條懸架支鏈，所述的上下兩組整體式滾珠花鍵副導向桿機構兩端分別與轉向節(jié)和車身鉸接；轉向節(jié)通過輪轂單元固定軸與車輪裝配，并設有內(nèi)設制動卡鉗連接孔、的彈簧減振器總成和內(nèi)設彈簧減振器連接孔、的制動卡鉗總成的固定支座；本發(fā)明提供的整體式滾珠花鍵副多連桿直線平移式懸架的支鏈結構更加緊湊實用，軸向伸縮時因鋼珠的滾動而摩擦很小，并且滾珠花鍵副磨損后可以方便的更換，提高了懸架支鏈的工作壽命。
文檔編號B60G7/00GK102910045SQ20121037231
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者張 杰, 趙景山, 資小林, 劉向, 邱寶象, 馮之敬 申請人:萬向錢潮股份有限公司, 萬向集團公司