汽車前麥弗遜懸架及包括其的汽車的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種汽車前麥弗遜懸架及包括其的汽車。根據本發明的汽車前麥弗遜懸架的控制臂包括：控制臂本體；位于所述控制臂本體上并且用于連接轉向節的球頭銷；位于所述控制臂本體上并且用于連接車架的前車架襯套和后車架襯套，其中所述前車架襯套和所述后車架襯套中的至少一個采用橡膠材料且沿徑向的剛度大于沿軸向的剛度。另外，本發明還提供了控制臂的關鍵硬點的布置關系。如上設置的麥弗遜懸架及相應的汽車通過完善設計控制臂上前后兩個車加強襯套的剛度特性、有利地設計了控制臂關鍵硬點間的關系，削弱了車輛高速行駛時輪胎總成的動不平衡及車架傳遞給駕駛員的振動、改善了駕駛的操控和舒適性。
【專利說明】汽車前麥弗遜懸架及包括其的汽車
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種汽車底盤懸架系統；更具體地說，本發明涉及一種汽車前麥弗遜懸架。進一步地，本發明還涉及一種包括這種前麥弗遜懸架的汽車。
【背景技術】
[0002]眾所周知，汽車的行駛操控性和舒適性與底盤結構中的懸架系統息息相關，同時，懸架系統結構的簡單與復雜也直接決定著汽車制造成本的高低。
[0003]目前絕大多數的轎車前懸架都采用了麥弗遜式獨立懸架，如圖1中所示，這種懸架系統主要由控制臂1、彈簧減振器總成2、轉向節3以及橫向穩定桿(未圖示)等組成。圖1中虛線示出的部分表示相應于該懸架的前車輪。麥弗遜懸架具有結構簡單、價格便宜、占用空間小以及性能優良等突出優點。
[0004]目前在采用前麥弗遜式懸架結構的汽車中，通常將懸架通過控制臂的轉向節連接端與轉向系統的轉向節相連、通過控制臂的前后車架連接端與車架相連。麥弗遜式前懸架系統的這種設置使得在車輪轉動時由于輪胎的動不平衡會產生前后方向的周期性振動，該振動會通過轉向系統的轉向橫拉桿傳遞到方向盤、并前進一步將振動傳遞給駕駛員；特別是在高速公路上行駛時，即使路面光滑也會在特定的車速下出現這種運動，影響駕駛員的駕駛舒適程度。
[0005]另外，車架的振動也會通過控制臂的前后車架襯套、進而通過轉向系統的轉向橫拉桿傳遞到方向盤，影響駕駛舒適性能。
[0006]隨著汽車用戶的要求越來越高、汽車制造廠家的競爭越來越激烈，為了在所屬【技術領域】內取得技術上的優勢亟需解決上述問題。

【發明內容】

[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種汽車前麥弗遜懸架，其能夠削弱從輪胎和車架傳遞給駕駛員的振動、改善這些振動帶來的駕駛操控性和舒適性方面的問題。
[0008]另外，本發明要解決的問題還在于提供一種具有前述麥弗遜懸架的汽車。
[0009]本發明通過如下的技術方案解決了上述問題:
根據本發明的第一方面提供了 一種汽車前麥弗遜懸架，所述懸架的控制臂包括:
控制臂本體；
位于所述控制臂本體上并且用于連接轉向節的球頭銷；
位于所述控制臂本體上并且用于連接車架的前車架襯套和后車架襯套，其中所述前車架襯套和所述后車架襯套中的至少一個采用橡膠材料且沿徑向的剛度大于沿軸向的剛度。
[0010]可選地，在如前所述的懸架中，所述前車架襯套和所述后車架襯套中的至少一個的剛度是兩級可調的。
[0011]可選地，在如前所述的懸架中，所述后車架襯套為液壓襯套。[0012]可選地，在如前所述的懸架中，所述前車架襯套的彈性中心點在汽車的縱向上位于所述球頭銷的中心點之后，所述后車架襯套的彈性中心點與所述前車架襯套的彈性中心點的連線與汽車縱向軸線成第一夾角，所述后車架襯套在汽車橫向上位于所述前車架襯套之外，并且所述汽車的轉向橫拉桿的外點與內點的連線與汽車橫向軸線成第二夾角，所述內點在汽車縱向上位于所述外點之后。
[0013]可選地，在如前所述的懸架中，所述球頭銷的中心點與所述前車架襯套的彈性中心點連線與車身的橫向軸線平行或成一定角度。
[0014]根據本發明的第二方面提供了一種安裝如前面中任一項所述的汽車前麥弗遜懸架的方法，其中，
將所述懸架的前車架襯套的彈性中心點設置成在汽車的縱向上位于所述球頭銷的中心點之后；
將所述懸架的后車架襯套的彈性中心點與所述前車架襯套的彈性中心點的連線設置成與汽車縱向軸線成第一夾角；
將所述后車架襯套設置成在汽車橫向上位于所述前車架襯套之外，并且將汽車的轉向橫拉桿的外點與內點的連線設置成與汽車橫向軸線成第二夾角，并且將所述內點設置成在汽車縱向上位于所述外點之后。
[0015]可選地，在如前所述的方法中，將所述球頭銷的中心點與所述前車架襯套的彈性中心點連線設置成與車身的橫向軸線平行或成一定角度。
[0016]根據本發明的第三方面提供了一種汽車，所述汽車的前懸架為如前面中任一項所述的前麥弗遜懸架，或者，所述汽車的前懸架是通過如前面中任一項所述的方法安裝的麥弗遜懸架。
[0017]如上設置的麥弗遜懸架及相應的汽車通過完善設計控制臂上前、后兩個車加強襯套的剛度特性，能夠衰減傳遞到轉向橫拉桿上的振動、從而減少方向盤的振動；另外，由于有利地設計了控制臂關鍵硬點(彈性中心點)間的關系，使得控制臂與轉向橫拉桿運動協調，進一步削弱了車輛高速行駛時輪胎總成的動不平衡及車架傳遞給駕駛員的振動、改善了駕駛的操控和舒適性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]參照附圖，本發明的公開內容將更加顯然。應當了解，這些附圖僅僅用于示例的目的，而并非意在限制本發明的保護范圍。圖中:
圖1是現有技術中麥弗遜懸架的示意性立體圖；
圖2是根據本發明的一種實施方式的麥弗遜懸架控制臂的示意圖；以及 圖3示意性地示出了根據本發明的麥弗遜懸架的控制臂的彈性中心的關系圖。
【具體實施方式】
[0019]下面參照附圖詳細地說明本發明的【具體實施方式】。應當了解的是，如下的描述僅是說明性、示例性的。
[0020]圖2是根據本發明的一種實施方式的麥弗遜懸架控制臂的示意圖。如圖中所示，這種汽車前麥弗遜懸架的控制臂I包括控制臂本體10、球頭銷11、前車架襯套12以及后車架襯套13。球頭銷11位于控制臂本體10上并且用于連接轉向節。前車架襯套12與后車架襯套13也位于控制臂本體10上并且用于連接車架(未圖示)。考慮到所屬領域的技術人員對麥弗遜懸架的常規設置已經非常了解，所以在此不再對麥弗遜懸架相對于轉向系統及車架的連接關系、麥弗遜懸架的基本工作原理進行贅述。
[0021]在圖示的【具體實施方式】中，為了減少通過襯套從車架傳遞給控制臂、進而傳遞給轉向系統的振動(從而改善車輛例如在高速光滑路面上行駛時方向盤的振動)，前車架襯套12和后車架襯套13中的至少一個設置成采用橡膠材料，并且沿徑向的剛度大于沿軸向的剛度。
[0022]對于前車架襯套來說，采用橡膠材料可以有效地隔離路面的沖擊和振動；由于該襯套主要用來承受轉彎時來自車輪的側向力，所以，其徑向剛度大時側向力就會變形小，從而提高了操縱性能。另外，車輛在不平路面行駛時，車輪會受到前后方向的力或者輪胎動不平衡會產生前后方向的離心力，此時較小的軸向剛度更有利于緩解該前后方向力向車架的傳遞，提高舒適性。
[0023]對于后車架襯套來說，其可以采用橡膠材料，也可以采用液壓襯套。當車輛轉彎時，車輪側向力作用在該襯套上的分力為襯套的徑向，因此該襯套的徑向剛度設計的較大。當車輛在不平路面行駛時，或者輪胎動不平衡產生前后方向的離心力，車輪受到前后方向的力在該襯套上的分力為軸向，為了較少該前后方向力向車架的傳遞，通過不均勻分布襯套內的金屬材料及橡膠材料將軸向剛度設計成兩級可調，小位移時剛度低，可有效減少力的傳遞，大位移時剛度高，起到限位的作用。
[0024]從前述可以了解，在本發明中，控制臂前、后兩車架襯套剛度的這種合理設計可以衰減傳遞到轉向橫拉桿上的振動，從而減少方向盤上的振動、提高駕駛員高速行駛時的舒適性能。在可選的實施方式中，控制臂前后襯套剛度特性可以分別為一個具體的數值，但是不同汽車需要根據自身的需要對兩個襯套的剛度進行調試和修正。同時，在優選的實施方式中，為了更好地衰減振動，前車架襯套12和后車架襯套13中的至少一個的剛度也可以設置成是兩級可調的(小位移時剛度低，可有效減少力的傳遞；大位移時剛度高，起到限位的作用)，或者，后車架襯套13可以設置成液壓襯套。
[0025]另外，本申請還注意到，合理的控制臂關鍵硬點設計能夠讓控制臂與轉向橫拉桿在懸架跳動時相互間的運動更協調，從而改善車輛高速行駛時車輪輪胎總成的動不平衡產生的前后方向的周期性振動。下面根據圖3中的示例性實施方式的設置來具體介紹。
[0026]圖3示意性地示出了根據本發明的麥弗遜懸架的控制臂的彈性中心的關系圖。為了實現前述的良好的效果，圖中提供了以下設計，即，前車架襯套的彈性中心點O12在汽車的縱向上位于球頭銷的中心點O11之后，后車架襯套的彈性中心點O13與前車架襯套的彈性中心點O12的連線與汽車縱向軸線X成第一夾角，后車架襯套在汽車橫向Y上位于前車架襯套12之外，并且汽車的轉向橫拉桿的外點A與內點B的連線與汽車橫向軸線成第二夾角，內點B在汽車縱向X上位于外點A之后。在優選的實施方式中，球頭銷的中心點O11與前車架襯套12的彈性中心點O12連線與車身的橫向軸線Y平行或成一定角度。該角度可與轉向橫拉桿角度接近，這樣球頭銷中心點與前車架襯套彈性中心點的連線和轉向橫拉桿內外點的連線接近平行。當車輪受到不平路面沖擊產生前后方向小幅運動時，或者由于輪胎動不平衡產生前后方向的離心力時，車輪平面不會左右擺動，可以有效較少傳遞到方向盤上的振動。
[0027]綜上，所屬領域的技術人員可以了解，既采用結合圖2所述的控制臂的前后車架襯套設計、又采用了結合圖3所述的控制臂的彈性中心的布置關系的麥弗遜懸架及相應的汽車將同時具備前述的優點，即，不但使得控制臂I與轉向橫拉桿AB (見圖3)運動協調，而且還完善地設計了控制臂與車架連接的前后兩個襯套的剛度特性，能夠更完美地保證該前懸架結構能夠克服車輛高速行駛時方向盤的振動、進而提高車輛操控和舒適性。
[0028]結合前述的控制臂及襯套、以及關鍵硬點的布置關系可以了解，本發明還提供了一種安裝汽車前麥弗遜懸架的方法。這種方法包括如下方面:
1.將懸架的前車架襯套的彈性中心點設置成在汽車的縱向上位于球頭銷的中心點之
后;
2.將懸架的后車架襯套的彈性中心點與前車架襯套的彈性中心點的連線設置成與汽車縱向軸線成第一夾角；
3.將后車架襯套設置成在汽車橫向上位于前車架襯套之外；以及
4.將汽車的轉向橫拉桿的外點與內點的連線設置成與汽車橫向軸線成第二夾角，并且將內點設置成在汽車縱向上位于外點之后。
[0029]另外，在更優選的實施方式中，還可以:將球頭銷的中心點與前車架襯套的彈性中心點連線設置成與車身的橫向軸線平行或成一定角度。在本發明的這一方面所描述的安裝汽車前麥弗遜懸架的方法中，這種麥弗遜懸架也可以優選為前面結合附圖所描述的本發明的麥弗遜懸架。
[0030]如上根據附圖對本發明的【具體實施方式】進行了詳細的描述。所屬領域的技術人員根據上述說明可以對實施方式中具體的特征進行等同的改型或變型；毫無疑問，這些改變的實施方式也將落入權利要求書所覆蓋的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種汽車前麥弗遜懸架，所述懸架的控制臂包括: 控制臂本體； 位于所述控制臂本體上并且用于連接轉向節的球頭銷； 位于所述控制臂本體上并且用于連接車架的前車架襯套和后車架襯套， 其特征在于， 所述前車架襯套和所述后車架襯套中的至少一個采用橡膠材料且沿徑向的剛度大于沿軸向的剛度。
2.如權利要求1所述的懸架，其特征在于，所述前車架襯套和所述后車架襯套中的至少一個的剛度是兩級可調的。
3.如權利要求1所述的懸架，其特征在于，所述后車架襯套為液壓襯套。
4.如權利要求1至3中任一項所述的懸架，其特征在于，所述前車架襯套的彈性中心點在汽車的縱向上位于所述球頭銷的中心點之后，所述后車架襯套的彈性中心點與所述前車架襯套的彈性中心點的連線與汽車縱向軸線成第一夾角，所述后車架襯套在汽車橫向上位于所述前車架襯套之外，并且 所述汽車的轉向橫拉桿的外點與內點的連線與汽車橫向軸線成第二夾角，所述內點在汽車縱向上位于所述外點之后。
5.如權利要求4所述的懸架，其特征在于，所述球頭銷的中心點與所述前車架襯套的彈性中心點連線與車身的橫向軸線平行或成一定角度。
6.一種安裝如權利要求1至3中任一項所述的汽車前麥弗遜懸架的方法，其特征在于， 將所述懸架的前車架襯套的彈性中心點設置成在汽車的縱向上位于所述球頭銷的中心點之后； 將所述懸架的后車架襯套的彈性中心點與所述前車架襯套的彈性中心點的連線設置成與汽車縱向軸線成第一夾角； 將所述后車架襯套設置成在汽車橫向上位于所述前車架襯套之外，并且 將汽車的轉向橫拉桿的外點與內點的連線設置成與汽車橫向軸線成第二夾角，并且將所述內點設置成在汽車縱向上位于所述外點之后。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，將所述球頭銷的中心點與所述前車架襯套的彈性中心點連線設置成與車身的橫向軸線成一定角度。
8.一種汽車，其特征在于，所述汽車的前懸架為如權利要求1至5中任一項所述的前麥弗遜懸架，或者，所述汽車的前懸架是通過如權利要求6至7中任一項所述的方法安裝的麥弗遜懸架。
【文檔編號】B62D7/18GK103465745SQ201210187820
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月8日 優先權日:2012年6月8日
【發明者】蔡章林 申請人:上海通用汽車有限公司, 泛亞汽車技術中心有限公司