悬架系统及车辆的制作方法

1.本发明涉及交通工具技术领域，尤其涉及一种悬架系统及车辆。


背景技术：

2.悬架系统是车辆底盘中的重要组成部分，用于传递并导向车体与车轮之间的力和相对运动，缓冲由于路面起伏和车辆行驶姿态变化对车体的冲击力，并衰减这种冲击力引起的车体振动，以提高车辆行驶过程中的车体稳定性和驾乘人员的舒适性。
3.现有的悬架系统包括用于连接车体和轮轴安装件的连杆组件，连杆组件与车体之间多通过铰链或衬套刚性连接。这种连接方式会使车体对连杆组件的振动和轮轴晃动更加敏感，轮轴安装件很容易通过连杆组件冲击车体，长期如此会影响连杆组件与车体间的连接稳定性，易造成连杆组件与车体的磨损、破裂甚至相互分离，不仅影响驾乘人员的驾驶体验，还造成了安全隐患。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种悬架系统，包括连杆组件、第一缓冲单元及减振单元，连杆组件包括连杆及第二缓冲单元，连杆用于安装轮体，并与第一缓冲单元及减振单元连接；第一缓冲单元相对远离连杆的一端，以及减振单元相对远离连杆的一端均连接于车体，第二缓冲单元连接连杆及车体。
5.本发明提供的悬架系统，在车体与连杆之间设置第二缓冲单元，可以降低车体对连杆振动和轮体轴线晃动的敏感度，实现了连杆与车体间的柔性连接，减小车体和连杆连接处的瞬时压力从而减轻连杆对车体冲击的幅度，延缓连杆和车体连接处的磨损，提高驾乘人员的舒适性同时有利于消除车体与悬架系统连接不良的安全隐患。
6.在其中一个实施方式中，第二缓冲单元包括第一套筒、导向配合件及第二缓冲弹性件，第一套筒套设导向配合件，第二缓冲弹性件分别连接第一套筒及导向配合件；第一套筒与导向配合件中的一者与连杆连接，另一者与车体铰接。
7.如此设置，第二缓冲单元能够在轮体受到地面作用力时轴向伸长或缩短变化，并且整体结构紧凑，布置容易，占用的空间体积更小，第一套筒与导向配合件之间形成的滑动配合可靠。
8.在其中一个实施方式中，导向配合件的端部设有沿径向外凸的第一突出部，第一套筒的端部设有沿径向内凸的第二突出部，第二突出部用于抵接第一突出部，限制导向配合件与第一套筒分离。
9.如此设置，第二缓冲单元轴向伸长变化时，可以通过第一突出部与第二突出部的抵接避免第一套筒与导向配合件相互脱离，提高了悬架系统的可靠性，进一步提高了车辆行驶安全性。
10.在其中一个实施方式中，第二缓冲弹性件位于第一套筒内，第二缓冲弹性件的两端分别连接第一套筒的底壁及导向配合件的端部。
11.如此设置，第一套筒可以保护第二缓冲弹性件，避免第二缓冲弹性件被路面异物撞击或者受潮锈蚀。
12.在其中一个实施方式中，第二缓冲弹性件套设第一套筒，导向配合件的外周壁设有沿径向外凸的第一抵接部，第一套筒的外周壁设有沿径向外凸的第二抵接部，第二缓冲弹性件的两端分别抵接第一抵接部及第二抵接部。
13.如此设置，第二缓冲单元的结构更简单，装配方便并且易于调整第二缓冲弹性件与第一套筒和导向配合件的相对位置，从而根据不同行驶要求调整悬架系统的行驶和操纵稳定特性参数。
14.在其中一个实施方式中，悬架系统还包括辅助支撑件，辅助支撑件相对于车体固定设置，并与第二缓冲单元相对远离连杆的一端铰接；连杆组件与车体行进方向之间形成预设角度，预设角度的大小为-10
°
～10
°
。
15.如此设置，在同样的轮体冲击力作用下，悬架对车体的冲击幅度进一步减弱，连杆相对于车体的运动包含更多的摆动分量，而在连杆与车体连接点和轮轴中心连线方向上，连杆对车体的压力分量更小，减少连杆运动在竖直方向上对车体的影响，显著提升了驾乘人员的舒适性和悬架系统的耐用性。
16.在其中一个实施方式中，减振单元与第一缓冲单元并排设置；或者，第一缓冲单元套设减振单元；或者，减振单元位于第一缓冲单元相对远离第二缓冲单元的一侧，并相对于第一缓冲单元倾斜设置。
17.如此设置，减振单元与第一缓冲单元的布置方式和相对位置多样，使得悬架系统能适用于不同类型、不同用途的车辆底盘。
18.在其中一个实施方式中，连杆组件包括与轮体同轴设置的轮轴安装件，第一缓冲单元与减振单元不突出于车体朝向地面的一侧。
19.如此设置，当轮体安装于悬架系统时，轮体轴线与车体靠近地面的一侧之间的距离更小，也即车体靠近地面的一侧与地面间的距离更短，因而可以降低车辆的重心高度，提高车辆的行驶安全，减小车辆底盘在转向或曲线行驶时的侧倾程度，保证行驶安全、平稳。
20.在其中一个实施方式中，连杆组件包括与轮体同轴设置的轮轴安装件，轮轴安装件位于车体相对靠近地面一侧的外部，轮轴安装件的轴心与车体朝向地面的一侧之间具有间隙。
21.如此设置，间隙用于避免轮体受到激震时和车体干涉或撞击。
22.本发明还提供一种车辆，包括上述中任意一项的悬架系统、车体及轮体，车体连接减振单元、第一缓冲单元及第二缓冲单元，轮体转动安装于连杆；车体设置有沿轮体轴向内凹的让位空间，让位空间用于容置连杆组件并让位连杆组件的运动；或者，连杆组件位于车体在轮体轴向上的外部。
23.本发明提供的车辆，能够减少车体用于让位或布置悬架系统所需的空间体积，整体的结构布置更加合理、紧凑，空间利用率更高，在降低车体重心高度的同时还避免了悬架系统与车体的干涉。
附图说明
24.图1为本发明实施例一的悬架系统的结构示意图；
25.图2为本发明实施例二的悬架系统的结构示意图；
26.图3为本发明实施例三的悬架系统的结构示意图；
27.图4为本发明实施例四的悬架系统的结构示意图；
28.图5为本发明实施例五的车辆的部分结构示意图；
29.图6为本发明实施例六的车辆的部分结构示意图。
30.图7为冲击传递系数与连杆组件在车体行进方向上倾斜角度的关系曲线。
31.附图标记说明：
32.100、悬架系统；10、连杆组件；11、连杆；20、第一缓冲单元；30、减振单元；40、第二缓冲单元；41、第一套筒；42、导向配合件；43、第二缓冲弹性件；50、辅助支撑件；60、轮轴安装件；210、车体；211、让位空间。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
35.悬架系统是车辆底盘中的重要组成部分，用于传递并导引车体与车轮之间的力和相对运动，缓冲由于路面起伏和车辆行驶姿态变化对车体的冲击力，并衰减这种冲击力引起的车体振动，以提高车辆行驶过程中的车体稳定性和驾乘人员的舒适性。
36.请参阅图1至图2，图1为本发明实施例一的悬架系统100的结构示意图；图2为本发明实施例二的悬架系统100的结构示意图。
37.本发明提供一种悬架系统100，包括连杆组件10、第一缓冲单元20及减振单元30，连杆组件10包括用于安装轮体的连杆11，连杆11与车体210连接，并且与第一缓冲单元20及减振单元30连接；第一缓冲单元20相对远离连杆11的一端，以及减振单元30相对远离连杆11的一端均连接于车体210。
38.具体地，连杆组件10还包括与轮体同轴设置的轮轴安装件60，轮轴安装件60与连杆11连接，二者间的连接方式可以是固定连接，也可以是转动连接，具体连接方式根据悬架系统100在车辆底盘中的位置和功能而确定。特别地，当悬架系统100与转向轮连接时，轮轴安装件60与连杆11转动连接。
39.可选地，当悬架系统100与转向轮连接时，轮轴安装件60上还包括与转向系统连接的转向节弯臂；此外轮轴安装件60上还可以设置制动卡钳，用于卡紧轮体上的制动盘从而实现轮体制动。
40.第一缓冲单元20用于缓和连杆组件10与车体210之间的冲击力，包括分别连接连杆11及车体210的第一缓冲弹性件。当轮体受到路面冲击并相对于车体210晃动时，第一缓冲单元20发生受压或受拉形变，将轮体相对于车体210晃动的动能转化为弹性势能，降低车
体210受到的瞬时最大冲击力，以减轻车体210振动的幅度，以及车内驾乘人员的颠簸幅度。
41.优选地，第一缓冲弹性件采用柱状伸缩弹簧，其两端分别连接车体210及连杆11。当然，在其他实施方式中，第一缓冲弹性件还可以采用塔式弹簧、板弹簧等，具体形式不限。
42.减振单元30用于消除连杆组件10与车体210之间的相对振动，以使悬架系统100和车体210尽快达到相对平稳、静止的状态，避免悬架系统100和车体210持续相对振动而造成车内驾乘人员眩晕、不适。
43.优选地，减振单元30采用减震套筒，两端分别连接连杆11及车体210，包括两个套设且滑动配合的第一伸缩部及第二伸缩部，减震套筒内部存储有油液。当轮体相对于车体210晃动时，减振单元30吸收连杆11相对于车体210运动的动能以及第一缓冲单元20释放出的弹性势能，并通过第一伸缩部和第二伸缩部的相对伸缩运动转化为油液的热能，最终将悬架系统100的动能以热量形式散发掉。
44.减振单元30与第一缓冲单元20可以并排设置，也可以是第一缓冲单元20套设减振单元30，前一种布置方式简单，容易单独维护减振单元30或第一缓冲单元20，后一种布置方式能够使悬架系统100的结构更紧凑，进一步减小减振单元30和第一缓冲单元20占据的空间体积，有利于扩充车体210内部空间。
45.现有的悬架系统中，连杆组件与车体之间多通过铰链或衬套刚性连接。这种连接方式会使车体对连杆组件的振动和轮轴晃动更加敏感，轮轴安装件很容易通过连杆组件冲击车体，长期如此会影响连杆组件与车体间的连接稳定性，易造成连杆组件与车体的磨损、破裂甚至相互分离，不仅影响驾乘人员的驾驶体验，还造成了安全隐患。
46.鉴于此，在本发明提供的悬架系统100中，连杆组件10还包括第二缓冲单元40。第二缓冲单元40连接连杆11及车体210，包括第一套筒41、导向配合件42及第二缓冲弹性件43，其中第一套筒41套设导向配合件42，二者间形成轴向可相对伸缩的滑动配合，第二缓冲弹性件43分别连接第一套筒41及导向配合件。
47.具体而言，在实施例一中，第一套筒41远离导向配合件42的一端与车体210连接，导向配合件42远离第一套筒41的一端与连杆11连接。
48.可以理解，在其他实施方式中，第一套筒41也可以连接连杆11，与之相适应地导向配合件42连接车体210。
49.第一套筒41套设导向配合件42，使得第二缓冲单元40的结构更紧凑，布置容易，占用的空间体积更小，第一套筒41与导向配合件42之间形成的滑动配合可靠。
50.本发明提供的本发明提供的悬架系统100，在车体210与连杆11之间设置第二缓冲单元40，可以降低车体210对连杆11振动和轮体轴线晃动的敏感度，实现了连杆11与车体210间的柔性连接，减小车体210和连杆11连接处的瞬时压力从而减轻连杆11对车体210冲击的幅度，延缓连杆11和车体210连接处的磨损，提高驾乘人员的舒适性同时有利于消除车体210与悬架系统100连接不良的安全隐患。
51.值得说明的是，本发明并不对车体210的具体形式或结构作特殊限定，车体210的具体形式和结构取决于车辆本身的功能和使用环境，也即本发明并不对悬架系统100和车辆底盘所适用的路面状况或行驶场合作特殊限定。车体210可以是承载式车辆的车架，也可以是非承载式车辆的副车架或者车身。
52.进一步地，在实施例一中，第二缓冲弹性件43位于第一套筒41内，第二缓冲弹性件
43优选采用柱状伸缩弹簧，其两端分别连接第一套筒41内腔的底壁以及导向配合件42伸入第一套筒41内腔的端部。
53.如此设置，第一套筒41可以保护第二缓冲弹性件43，避免第二缓冲弹性件43被路面异物撞击或者受潮锈蚀，有利于延长第二缓冲单元40的使用寿命。
54.进一步地，在实施例一中，导向配合件42的端部设有沿径向外凸的第一突出部，第一套筒41的端部设有沿径向内凸的第二突出部，第二第一突出部的径向尺寸大于第二突出部的内径。导向配合件42沿轴向相对远离第一套筒41运动，直至第二突出部抵接第一突出部，此时第二突出部止挡导向配合件42进一步沿轴向伸出第一套筒41，限制导向配合件42与第一套筒41分离。
55.如此设置，第二缓冲单元40轴向伸长变化时，可以通过第一突出部与第二突出部的抵接避免第一套筒41与导向配合件42相互脱离，提高了悬架系统100的可靠性，进一步提高了车辆行驶安全性。
56.请再次参阅图2。实施例二与实施例一的悬架系统100的结构基本相同，区别在于，实施例二中，第二缓冲弹性件43套设第一套筒41和导向配合件42，导向配合件42的外周壁设有沿径向外凸的第一抵接部，第一套筒41的外周壁设有沿径向外凸的第二抵接部，第二缓冲弹性件43的两端分别抵接第一抵接部及第二抵接部。
57.如此设置，第二缓冲单元40的结构更简单，装配方便并且易于调整第二缓冲弹性件43与第一套筒41和导向配合件42的相对位置，从而根据不同行驶要求调整悬架系统100的行驶和操纵稳定特性参数。
58.例如，人员可以调节第二缓冲弹性件43的预紧力，从而使第二缓冲单元40在刚性和弹性之间取舍平衡，第二缓冲弹性件43套设第一套筒41和导向配合件42，更方便人员直接进行操作，节省调试时间。
59.请再次参阅图1，在实施例一中，减振单元30位于第一缓冲单元20相对远离第二缓冲单元40的一侧，并相对于第一缓冲单元20倾斜设置。
60.具体地，第一缓冲弹性件分别与车体210及连杆11连接的两端的连线垂直或近似垂直于车体210，如此则可以充分地利用第一缓冲单元20的弹性形变能力，将轮体的动能转化为弹性势能，同时改善了第一缓冲弹性件的受力，使其受力方向与形变方向更大程度地保持一致，避免产生大幅度的剪切或扭转形变，伸缩形变更加可靠。
61.减振单元30的两端分别转动连接于连杆11和车体210，其轴线与车体210朝向地面一侧之间形成小于90
°
的夹角。在轮体轴线相对于车体210晃动的状态下，减振单元30除了产生沿其轴向上的伸缩形变以外，还会相对于车体210转动。也即当路面冲击轮体时，减振单元30可以通过相对车体210转动，减轻因其轴向形变而对车体210造成冲击的幅度，能更好地保护减振单元30和车体210之间的连接点。
62.类似地，第一套筒41相对远离连杆11的一端与车体210转动连接，第二缓冲单元40的轴线与车体210朝向地面的一侧形成小于90
°
的夹角。当路面冲击轮体时，第二缓冲单元40除了产生沿其轴向上的伸缩形变之外，还能够相对于车体210转动，缓冲因其轴向形变时冲击车体210的幅度，更好地保护第二缓冲单元40和车体210之间的连接点。
63.请参阅图3，图3为本发明实施例三的悬架系统100的结构示意图。更进一步地，在实施例三中，悬架系统100还包括辅助支撑件50，辅助支撑件50为固设于车体210的刚性结
构，并向地面方向凸出，第二缓冲单元40远离连杆11的一端与辅助支撑件50远离车体210的一端铰接。因而连杆组件10与车体210行进方向，或者与车体210相对靠近地面的一侧之间形成预设角度。
64.上述预设角度为悬架系统100安装于车辆底盘，并且车辆在平稳行驶或者静止状态时的角度，优选地，预设角度的大小为-10
°
～10
°
。
65.图3所示的悬架系统100中，连杆组件10与车体210行进方向的角度为0
°
，轮轴安装件60的轴线与连杆组件10和辅助支撑件50铰接点位于同一水平高度上。
66.可以理解，在其他实施方式中，连杆组件10与车体210行进方向的角度也可以是其他角度值，轮轴安装件60的轴线的竖直高度可以在高度连杆组件10与辅助支撑件50铰接点，也可以低于连杆组件10与辅助支撑件50铰接点。
67.如此设置，在同样的轮体冲击力作用下，悬架对车体210的冲击幅度进一步减弱，连杆11相对于车体210的运动包含更多的摆动分量，而在连杆11与车体210连接点和轮轴中心连线方向上，连杆11对车体210的压力分量更小，减少连杆11运动在竖直方向上对车体210的影响，显著提升了驾乘人员的舒适性和悬架系统100的耐用性。
68.需要特别说明的是，当连杆组件10与车体210行进方向，或者与车体210相对靠近地面的一侧之间形成预设角度大小为-10
°
～10
°
时，连杆组件10中也可以移除第二缓冲单元40。例如，在实施例三中，连杆11的一端连接轮轴安装件60，另一端直接与车体210转动连接。
69.请参阅图7，图7为冲击传递系数与连杆组件10在车体210行进方向上倾斜角度的关系曲线。
70.连杆组件10与车体210行进方向夹角为θ，轮体质量为m。当轮体受地面冲击时，会产生一个向上的加速度ay。ma表示为轮体冲击力，may表示为轮体冲击力在竖直方向上的分量。f
p
为连杆组件10受到的冲击力，fs为第一缓冲单元20的弹力。轮体受到地面冲击时有如下数量关系：
71.f
px
＝may·
tan(θ)
72.f
px
＝f
p
·
cos(θ)
73.车体210受连杆组件10的力为：f
p
＝may
·
sin(θ)/cos^2(θ)
74.f
p
＝may·
sin(θ)/cos^2(θ)，令r＝f
p
/may，
75.r为冲击传递系数，表示为连杆组件10冲击力与轮体冲击力在竖直方向上的分量之比。
76.则：r(θ)＝sin(θ)/cos^2(θ)
77.如图7所示。可见，当角度θ越小，r越小，连杆组件10受到的冲击力越小。
78.请参阅图4，图4为本发明实施例四的悬架系统100的结构示意图。
79.在本发明第四个实施例中，连杆组件10包括用于同轴安装轮体的轮轴安装件60，第一缓冲单元20与减振单元30不突出于车体210朝向地面的一侧。
80.具体地，在实施例四中，车体210开设有用于容置悬架系统100，特别是用于让位减振单元30和第一缓冲单元20的轮拱空间。减振单元30和第一缓冲单元20沿背离地面的方向向轮拱空间内延伸并连接至轮拱空间内壁。
81.如此设置，当轮体安装于悬架系统100时，轮体轴线与车体210靠近地面的一侧之
间的距离更小，也即车体210靠近地面的一侧与地面间的距离更短，因而可以降低车辆的重心高度，提高车辆的行驶安全，减小车辆底盘在转向或曲线行驶时的侧倾程度，保证行驶安全、平稳。
82.进一步地，在其中一个实施方式中，连杆组件10包括位于车体210近地的一侧的外部，轮轴安装件60的轴心与车体210近地的一侧之间具有间隙。
83.如此设置，当轮体安装于悬架系统100时，车体210靠近地面的一侧与地面间的距离能够保证车体210的总体高度适宜，以使车辆底盘更加安全地通过起伏路面，避免路面凸起或异物刮擦悬架系统100甚至车辆底盘，以获得更好的车辆通过性，增强车辆在崎岖路面的越障能力。
84.请参阅图5至图6，图5为本发明实施例五的车辆的部分结构示意图；图6为本发明实施例六的车辆的部分结构示意图。
85.本发明还提供一种车辆，包括上述悬架系统100、车体210及轮体，车体210连接减振单元30、第一缓冲单元20及第二缓冲单元40，轮体通过轮轴安装件60安装于连杆11。
86.请再次参阅图5。在实施例五中，车体210设置有沿轮体轴向内凹的让位空间211，让位空间211用于容置连杆组件10，并让位连杆组件10的运动以及减振单元30和第一缓冲单元20的形变和运动。
87.请再次参阅图6。在实施例六中，连杆组件10位于车体210在轮体轴向上的外部。
88.本发明提供的车辆，能够减少车体210用于让位或布置悬架系统100所需的空间体积，整体的结构布置更加合理、紧凑，空间利用率更高，在降低车体210重心高度的同时还避免了悬架系统100与车体210的干涉。
89.以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
90.本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。