本實用新型涉及一種汽車零部件，尤其是涉及一種雙橫臂獨立懸架及汽車。

背景技術(shù)：

汽車前輪擺振的故障現(xiàn)象一般通過以下幾個方面解決：1、控制輪胎動平衡精度；2、提高鋁圈和輪轂的加工安裝精度；3、提高輪胎側(cè)偏剛度；4、提高轉(zhuǎn)向系的剛度和阻尼，減少間隙提高加工精度。

陀螺效應(yīng)是引起前輪擺振的一個非常重要的因素。陀螺效應(yīng)是由懸架系統(tǒng)本身所決定的，客觀存在的，不可抗拒的客觀規(guī)律，因此也就決定了它是汽車前輪擺振的一個非故障性原因。

目前，陀螺效應(yīng)理論在汽車領(lǐng)域方面的應(yīng)用僅僅停留在整體橋懸架結(jié)構(gòu)方面，未見到陀螺效應(yīng)理論在獨立懸架方面的應(yīng)用，也未見通過優(yōu)化獨立懸架結(jié)構(gòu)降低陀螺效應(yīng)能量，進(jìn)而減少車輪擺振故障現(xiàn)象的發(fā)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型提供一種雙橫臂獨立懸架及汽車，解決因陀螺效應(yīng)產(chǎn)生前輪擺振的問題。

為解決上述問題，第一方面，本實用新型提供一種雙橫臂獨立懸架包括上擺臂、下擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向橫拉桿；

其中，上擺臂的第一控制臂的一端與上擺臂的第二控制臂的一端相連接，同時還連接轉(zhuǎn)向節(jié)的第一端，下擺臂的第三控制臂的一端與下擺臂的第四控制臂的一端相連接，同時還連接轉(zhuǎn)向節(jié)的第二端，第一控制臂的另一端、第二控制臂的另一端、第三控制臂的另一端與第四控制臂的另一端均連接機架，轉(zhuǎn)向節(jié)的第三端連接轉(zhuǎn)向橫拉桿的一端，轉(zhuǎn)向橫拉桿的另一端連接轉(zhuǎn)向機，轉(zhuǎn)向節(jié)的第四端與車輪相連；

其中，第三控制臂與車架的安裝點為下擺臂前鉸接點，第四控制臂與車架的安裝點為下擺臂后鉸接點，第一控制臂與車架的安裝點為上擺臂前鉸接點，第二控制臂與車架的安裝點為上擺臂后鉸接點，轉(zhuǎn)向橫拉桿與轉(zhuǎn)向機的連接點為轉(zhuǎn)向梯形斷開點，轉(zhuǎn)向節(jié)與轉(zhuǎn)向橫拉桿的安裝點為轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷點，上擺臂與轉(zhuǎn)向節(jié)的連接點為轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷點，下擺臂與轉(zhuǎn)向節(jié)的連接點為轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷點，轉(zhuǎn)向節(jié)與車輪的連接點為前輪中心點。

可選地，轉(zhuǎn)向節(jié)包括第一連接部、第二連接部和第三連接部，其中，第一連接部的一端連接上擺臂，第一連接部的另一端連接下擺臂，第二連接部的一端連接轉(zhuǎn)向橫拉桿，第三連接部的一端連接車輪，第二連接部的另一端和第三連接部的另一端均連接在第一連接部上。

可選地，轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度346mm±0.5mm。

可選地，轉(zhuǎn)向節(jié)連接上擺臂的第一端與連接下擺臂的第二端之間的距離為 309mm±0.5mm。

可選地，轉(zhuǎn)向節(jié)的第三端連接下擺臂的長度為149mm±0.5mm；轉(zhuǎn)向節(jié)的第三端連接上擺臂的長度為292mm±0.5mm。

可選地，轉(zhuǎn)向節(jié)的第四端連接上擺臂的長度為243mm±0.5mm，轉(zhuǎn)向節(jié)的第四端連接下擺臂的長度為126mm±0.5mm。

可選地，以主銷軸線與車輪旋轉(zhuǎn)軸線的交點為坐標(biāo)原點，以車輛行駛的前后方向為X軸，左右方相為Y軸，上下方向為Z軸，轉(zhuǎn)向梯型斷開點的坐標(biāo)為-92.324,-376.635,-246.542，轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷點的坐標(biāo)為-135.617,-715.679, -301.583，轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷點的坐標(biāo)為13.481,-640.787,-62.225，轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷點的坐標(biāo)為-0.14,-711.058,-362.407，前輪中心點的坐標(biāo)為0,-782.965,-259.218。

可選地，下擺臂前鉸接點與下擺臂后鉸接點均位于第一直線上，上擺臂前鉸點和上擺臂后鉸點均位于第二直線上；

其中，第一直線上第一點的坐標(biāo)為10.39,-354.71,-312.342，第一直線上第二點的坐標(biāo)為334.852,-369.543,-279.748，第二直線上第三點的坐標(biāo)為 -163.643,-425.099,-19.698，第二直線上第四點的坐標(biāo)為95.411,-421.738, -32.134。

可選地，轉(zhuǎn)向梯形斷開點、轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷點、轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷點、轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷點、前輪中心點、第一點、第二點、第三點和第四點的Y向坐標(biāo)同時增加或減少相同數(shù)值。

第二方面，本實用新型還提供一種汽車，包括上述雙橫臂獨立懸架。

綜上所述，本實用新型的雙橫臂獨立懸架結(jié)構(gòu)能夠弱化獨立懸架前輪擺振激勵源，最大限度的降低這種懸架結(jié)構(gòu)的非故障原因引起的擺振，從而達(dá)到降低汽車前輪擺振發(fā)生的概率，提高整車的操縱穩(wěn)定性和舒適性。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的雙橫臂式獨立懸架結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2為本實用新型實施例的A、B懸架的外傾角、前束角和車輪跳動曲線圖；

圖3為本實用新型實施例的雙橫臂式獨立懸架分析模型；

圖4為本實用新型實施例的A、B懸架的陀螺力矩系數(shù)。

附圖標(biāo)記說明

1、車架；2、下擺臂；3、轉(zhuǎn)向節(jié)；4、轉(zhuǎn)向橫拉桿；5、上擺臂；A、下擺臂前鉸接點；B、下擺臂后鉸接點；C、上擺臂前鉸接點；D、上擺臂后鉸接點；E、轉(zhuǎn)向梯形斷開點；F、轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷點；G、轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷點；H、轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷點；I、前輪中心點。

具體實施方式

為使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

參見圖1，雙橫臂獨立懸架包括上擺臂5、下擺臂2、轉(zhuǎn)向節(jié)3和轉(zhuǎn)向橫拉桿4，其中，上擺臂5的第一控制臂的一端與上擺臂5的第二控制臂的一端相連接，同時還連接轉(zhuǎn)向節(jié)3的第一端，下擺臂2的第三控制臂的一端與下擺臂2的第四控制臂的一端相連接，同時還連接轉(zhuǎn)向節(jié)3的第二端，第一控制臂的另一端、第二控制臂的另一端、第三控制臂的另一端與第四控制臂的另一端均連接車架1，轉(zhuǎn)向節(jié)3的第三端連接轉(zhuǎn)向橫拉桿4的一端，轉(zhuǎn)向橫拉桿4的另一端連接轉(zhuǎn)向機，轉(zhuǎn)向節(jié)3的第四端與車輪連接。

本實施例中，第三控制臂與車架1的安裝點為下擺臂前鉸接點A，第四控制臂與車架1的擺動安裝點為下擺臂后鉸接點B，第一控制臂與車架1的安裝點為上擺臂前鉸接點C，第二控制臂與車架1的安裝點為上擺臂后鉸接點D，轉(zhuǎn)向橫拉桿4與轉(zhuǎn)向機的連接點為轉(zhuǎn)向梯形斷開點E，轉(zhuǎn)向節(jié)3與轉(zhuǎn)向橫拉桿 4的安裝點為轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷點F，上擺臂5與轉(zhuǎn)向節(jié)3的連接點為轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷點G，下擺臂2與轉(zhuǎn)向節(jié)3的連接點為轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷點H，轉(zhuǎn)向節(jié)與車輪的連接點為前輪中心點I，前輪中心點I也是前輪的旋轉(zhuǎn)中心。

上述各點(A—I)為懸架及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)硬點，硬點是指是總布置設(shè)計過程中，為保證零部件之間的協(xié)調(diào)和裝配關(guān)系，及造型風(fēng)格要求所確定的控制點(或坐標(biāo))，控制線，控制面及控制結(jié)構(gòu)的總稱，其位置對于汽車性能有很大影響，當(dāng)硬點確定后，獨立懸架上下跳動過程中車輪外傾角和前束角的變化趨勢就是確定的，二者產(chǎn)生的陀螺力矩在主銷軸線上的分量和是產(chǎn)生汽車前輪高速擺振的激勵源，引起前輪擺振，因此，通過優(yōu)化獨立懸架與轉(zhuǎn)向機構(gòu)的硬點，能夠降低前輪擺振產(chǎn)生的概率。

本實施例中，轉(zhuǎn)向橫拉桿長度346mm±0.5mm。

本實施例中，轉(zhuǎn)向節(jié)3包括第一連接部、第二連接部和第三連接部，其中，第一連接部的一端連接上擺臂，第一連接部的另一端連接下擺臂，第二連接部的一端連接轉(zhuǎn)向橫拉桿，第三連接部的一端連接車輪，第二連接部的另一端和第三連接部的另一端均連接在第一連接部上。

轉(zhuǎn)向節(jié)中連接上擺臂的第一端與連接下擺臂的第二端之間的距離為 309mm±0.5mm，轉(zhuǎn)向節(jié)的第三端連接上擺臂的長度(即轉(zhuǎn)向節(jié)的第一端與第三端之間的距離)為292mm±0.5mm，轉(zhuǎn)向節(jié)的第三端連接下擺臂的長度(即轉(zhuǎn)向節(jié)的第二端與第三端之間的距離)為149mm±0.5mm，轉(zhuǎn)向節(jié)的第四端連接上擺臂的長度(即轉(zhuǎn)向節(jié)的第一端與第四端之間的距離)為243mm±0.5mm，轉(zhuǎn)向節(jié)的第四端連接下擺臂的長度(即轉(zhuǎn)向節(jié)的第二端與第四端之間的距離) 為126mm±0.5mm。

本實施例中，第一端與第二端均位于第一連接部上，第三端為第二連接部連接轉(zhuǎn)向節(jié)橫拉桿的一端，第四端為第三連接部連接車輪的一端，本實施例中并不具體限定轉(zhuǎn)向節(jié)的具體結(jié)構(gòu)，例如轉(zhuǎn)向節(jié)中第二連接部、第三連接部與第一連接部焊接、或螺絲連接、或鍛造成型、或鑄造成型的位置。

本實施例中，以主銷軸線與車輪旋轉(zhuǎn)軸線的交點為坐標(biāo)原點，若主銷軸線與車輪旋轉(zhuǎn)線為異面直線，主銷軸線沿汽車行駛的前后方向平移至與車輪旋轉(zhuǎn)軸線相交，選取交點為坐標(biāo)原點。

車輛行駛在地平面上，以汽車的前后方向為X軸，左右方相為Y軸，上下方向為Z軸，其中，X軸以向后為正，即以汽車后退的方向為正；Y軸以向左為正，即駕駛員座位所在方向為正；Z軸以向上為正，Z軸即為鉛垂線。

優(yōu)選的硬點位置具體如下：

轉(zhuǎn)向梯形斷開點的坐標(biāo)為(-92.324,-376.635,-246.542)，轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷點的坐標(biāo)為(-135.617,-715.679,-301.583)，轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷點的坐標(biāo)為(13.481, -640.787,-62.225)，轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷點的坐標(biāo)為(-0.14,-711.058,-362.407)，前輪中心點的坐標(biāo)為(0,-782.965,-259.218)。

本實施例中，下擺臂前鉸接點與下擺臂后鉸接點均位于第一直線上，上擺臂前鉸點和上擺臂后鉸點均位于第二直線上。

其中，第一直線上第一點的坐標(biāo)為10.39,-354.71,-312.342，第一直線上第二點的坐標(biāo)為334.852,-369.543,-279.748，第二直線上第三點的坐標(biāo)為 -163.643,-425.099,-19.698，第二直線上第四點的坐標(biāo)為95.411,-421.738, -32.134。

本實施例中，轉(zhuǎn)向梯型斷開點、轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷點、轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷點、轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷點、前輪中心點、第一點、第二點、第三點和第四點的Y向坐標(biāo)同時增加或減少相同數(shù)值，即在保證上述各點相互位置的前提下，調(diào)整Y向坐標(biāo)能夠縮短或增加輪距，將整個獨立懸架沿著車輛左右方向移動。

本實施例中，可以選取下擺臂前鉸接點的坐標(biāo)為(10.39,-354.71,-312.342)，下擺臂后鉸接點的坐標(biāo)為(334.852,-369.543,-279.748)，上擺臂前鉸接點的坐標(biāo)為(-163.643,-425.099,-19.698)，上擺臂后鉸接點的坐標(biāo)為(95.411,-421.738, -32.134)，即下擺臂前鉸接點為第一直線上的第一點，下擺臂后鉸接點為第一直線上的第二點，上擺臂前鉸接點為第二直線上的第三點，上擺臂后鉸接點為第二直線上的第四點。

當(dāng)下擺臂前鉸接點、下擺臂后鉸接點、上擺臂前鉸接點和上擺臂后鉸接點選取上述坐標(biāo)時，上擺臂第一控制臂長度282mm，上擺臂第二控制臂236mm，上擺臂第一控制臂與第二控制臂的安裝間距為259mm，下擺臂第三控制臂長度360mm，下擺臂第四控制臂長度為485mm，下擺臂第三控制臂與第四控制臂的安裝間距為326mm，上述長度為保留整數(shù)位后的結(jié)果。

需要說明的是，下擺臂前鉸接點與下擺臂后鉸接點也可以選取第一直線上的其他點，同樣的，上擺臂前鉸點和上擺臂后鉸點也可以選取第二直線上的其他點。本實施例中，只限定轉(zhuǎn)向梯型斷開點、轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷點、轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷點、轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷點和前輪中心點的相對位置，下擺臂前鉸接點、下擺臂后鉸接點、上擺臂前鉸接點和上擺臂后鉸接點可以沿第一直線和第二直線變化。

參見圖2，圖中的為A、B懸架外傾角、前束角與車輪跳動曲線，其中，本實施例中，A懸架與B懸架均為選取兩款實車中的雙橫臂獨立懸架，通過將懸架硬點導(dǎo)入adams軟件中運行KC分析可以生成懸架跳動時車輛外傾角和前束角的變化曲線。

本實施例中，B懸架結(jié)構(gòu)中的硬點位置為上述優(yōu)選的硬點位置，A懸架的硬點位置如下：

下擺臂前鉸接點的坐標(biāo)為(-225.4,-359.4,-83.5)，下擺臂后鉸接點的坐標(biāo)為(144.6,-359.4,-72.8)，上擺臂前鉸接點的坐標(biāo)為(-161.807,-410.8,390.727)，上擺臂后鉸接點的坐標(biāo)為(84.119,-410.8,327.196)，轉(zhuǎn)向梯型斷開點的坐標(biāo)為 (-142.5,-392.2,28.0)，轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷點的坐標(biāo)為(-136.0,-731.6,26.1)，轉(zhuǎn)向節(jié)上球銷點的坐標(biāo)為(29.0,-617.9,371.1)，轉(zhuǎn)向節(jié)下球銷點的坐標(biāo)為(-5.0, -715.03,-92.132)，前輪中心點的坐標(biāo)為(0,-790,0)。

參見圖3，外傾角的變化率會產(chǎn)生繞Z軸的第一陀螺力矩，前束角的變化率會產(chǎn)生繞X軸的第二陀螺力矩，這兩者的陀螺力矩計算公式分別為：

其中，M_z為繞Z軸的第一陀螺力矩，M_x為繞X軸的第二陀螺力矩，J為車輪對其旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量，V為車輛前進(jìn)行駛速度，R為車輪滾動半徑，為車輪外傾角的變化率，為車輪前束角的變化率。

主銷軸線(AO)延長交地面于R，其中，δ為主銷與X軸夾角，θ為主銷與Z軸夾角，α為主銷內(nèi)傾角，β為主銷后傾角，則有：

將外傾角的變化率產(chǎn)生的繞Z軸的第一陀螺力矩和前束角的變化率產(chǎn)生的繞X軸的第二陀螺力矩全部向主銷上進(jìn)行投影求矢量和，其中，矢量和可以分解為軸向分量和與法向分量和，投影的軸向分量和的計算公式為：

其中，為第一陀螺力矩和第二陀螺力矩在主銷投影的軸向分量和，作用在車輪上，驅(qū)動車輪繞主銷旋轉(zhuǎn)，即為陀螺效應(yīng)引起前輪擺振的激勵源。

需要說明的是，另一個方向的分量合成(法向分量和)與本實施例關(guān)注的內(nèi)容無關(guān)，在此略去。

圖2中，A懸架的外傾角(點線)和前束角(點畫線)均是單調(diào)遞減函數(shù)，外傾角與前束角隨著車輪的抬高而減小，其中外傾角變化梯度最大，前束角變化梯度最小。A懸架的外傾角和前束角產(chǎn)生的陀螺力矩在主銷軸線上的投影方向相同，處于數(shù)值增大的疊加狀態(tài)。

B懸架的外傾角(實線)變化平緩且存在拐點，從-25mm到9mm區(qū)間處于單調(diào)遞增，從9mm到25mm區(qū)間為單調(diào)遞減，變化梯度較小，前束角(虛線)為單調(diào)遞減變化，變化梯度較大。

因此在拐點左側(cè)，外傾角和前束角產(chǎn)生的陀螺力矩在主銷軸線上的投影方向相反，處于數(shù)值減少相互抵消的疊加狀態(tài)，在拐點右側(cè)，外傾角和前束角產(chǎn)生的陀螺力矩在主銷軸線上的投影方向相同，處于數(shù)值增大的疊加狀態(tài)。

通過調(diào)整車輪外傾角和前束角的變化趨勢，優(yōu)化拐點的位置可以使整車在高速工況下，懸架上下跳動工作區(qū)域的陀螺力矩最小。

參見圖4，圖中橫軸為車輪上下跳動量，縱軸為陀螺力矩系數(shù)，在懸架跳動周期相同的情況下，A、B懸架在車輪處于平衡位置的瞬間陀螺力矩系數(shù)分別為-21.22和2.49，正負(fù)號僅僅表示陀螺力矩方向相反。

在同樣條件下A懸架產(chǎn)生的陀螺力矩比B懸架大8.52倍，即A懸架在車輪上下跳動時，產(chǎn)生的繞主銷旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動激勵力矩比B懸架大8.52倍。所以 A懸架擺振能量比B懸架大8.52倍。這就是同樣情況下裝有A懸架的整車更容易出現(xiàn)前輪高速擺振的原因。

其中，上述B懸架硬點坐標(biāo)點即為本實施例中給出的硬點結(jié)構(gòu)，A懸架坐標(biāo)點是對照組。

綜上所述，懸架及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)硬點布置確定車輪外傾角和前束角的變化趨勢和變化梯度，本實施例通過采用小的車輪外傾角變化梯度(且存在拐點)和小的前束角變化梯度且兩者之間產(chǎn)生的陀螺力矩相互抵消的設(shè)計方法得到的獨立懸架結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到了降低擺振能量和擺振概率的目標(biāo)，提高整車的操縱穩(wěn)定性，舒適性和安全性。

以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)。