CN106218334A - 一种悬架四轮定位参数调节装置及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬架四轮定位参数调节装置及其调节方法。该装置在下摆臂与车架支撑件连接的两个端部中只有一个端部设有驱动所述下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构，另一个端部设有使所述下摆臂的端部得以围绕上下延伸的轴旋转的结构，该驱动所述下摆臂端部沿内外方向移动的结构包括凸轮轴。该方法包括转动前凸轮轴或后凸轮轴可使下摆臂球销移动。本发明简化了双横臂独立悬架车轮定位参数的调整结构，只通过后衬套螺栓及其上所带的偏心的调节凸轮来调整车轮外倾角和主销后倾角，减少一个调节凸轮，简化了调整程序，提高了调整效率。

Description

一种悬架四轮定位参数调节装置及其调节方法

技术领域

本发明涉及一种双横臂独立悬架，尤其涉及一种悬架四轮定位参数调节装置及其调节方法。

背景技术

图1是一种现有的双横臂独立悬架的结构示意图。图2是图1的双横臂独立悬架中的下摆臂的俯视图。如图1和图2所示，双横臂独立悬架包括转向横拉杆及转向横拉杆外球销、转向节、上摆臂14及上球销15、下摆臂16及下球销17、弹簧18和减振器19等，上摆臂14和下摆臂16安装在车架上。通过双横臂独立悬架结构和运动学分析，通过调整转向横拉杆外球销的位置即调整转向横拉杆的长度可以调整前束值。通过调整下摆臂前衬套161、下摆臂后衬套162的位置可调整车轮外倾角和主销内倾角，通过下摆臂前衬套161、后衬套162同向同距离向车辆的内或外侧位移(以车头为车辆的前方，车尾为车辆的后方，以车辆中心轴周围为车辆内侧，车辆外框和车轮附近为车辆外侧)来调整下球销的位置，从而调整车轮外倾角；通过前、后衬套反向位移(比如一个衬套向车的外侧位移，一个衬套向车的内侧位移)来调整下球销的位置，从而调整主销后倾角。而主销后倾角是随车轮外倾角和主销后倾角而定的，不需要单独调整。前束基本上都是通过调整转向横拉杆来调整的，这里不再描述。

可见，现有的车辆悬架是通过调节下摆臂前、后两个衬套161和162的位置来控制车轮的外倾角和主销后倾角的装置。如图3所示，调节系统包括在车辆前后方向延伸穿过前衬套161的衬套螺栓163、以及前后方向延伸穿过后衬套162的衬套螺栓164、还有位于前衬套161两侧的一对车架前支撑件101、以及位于后衬套162两侧的一对车架后支撑件102。支撑件101上开有沿着车辆内外方向延伸的螺栓安装孔103(支撑件102的结构与支撑件101相同，所以图3只示出了支撑件101)，螺栓安装孔为内外方向延伸的长圆形孔，以允许衬套161上的螺栓163沿着垂直于螺栓轴线的方向内外移动。螺栓163的端部设有凸轮，凸轮的旋转使螺栓163沿着车架支撑件101上的螺栓安装孔103移动，同时与螺栓163固定在一起的衬套161也一起移动，从而调节车轮外倾角和主销后倾角。实际上，车轮外倾角和主销后倾角是通过调节将双横臂独立悬架的下摆臂的前、后两个衬套161和162安装到车架支撑件上的螺栓163的位置来调整的。螺栓163上设有偏心的调节凸轮，调节凸轮的旋转使螺栓163沿着车架支撑件101上的螺栓安装孔移动。调节凸轮上刻有调节外倾角的刻度线。车架支撑件101的外侧有调节凸轮的限位板，当转动衬套螺栓163时，调节凸轮随螺栓163一起转动，在限位板的限位作用下，衬套螺栓163在车架支撑件101的长圆孔内沿内外方向移动，达到调整车轮外倾角和主销后倾角的目的。

图4为车轮外倾角和主销后倾角的调整方法示意图。设前调节凸轮、后调节凸轮的旋转使下摆臂向车身外侧移动的旋转方向为﹢，反之为﹣，因为下球销17是固定在下摆臂16上的，所以后衬套162的中心点C、前衬套161的中心点D和N点不会相对运动，并且这三点形成边长不变的三角形。下摆臂16的前衬套161的凸轮转动和/或后衬套162的凸轮同向转动可使下摆臂16的球销17向前或向后移动，使主销后倾角增大或减小；下摆臂前、后衬套161和162的凸轮同时相反角度转动，使下摆臂16的球销17向内侧或向外侧移动，可保证主销后倾角不变，增加或减小车轮外倾角。

上面采用的车轮外倾角和主销后倾角调整方法，使用前、后两个调整凸轮轴，结构复杂，成本高，工作量大，调整繁琐，效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种下摆臂与车架支撑件连接的两个端部中只有一个端部设有驱动下摆臂端部沿内外方向移动的结构的悬架四轮定位参数调节装置及其调节方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种悬架四轮定位参数调节装置，在下摆臂与车架支撑件连接的两个端部中只有一个端部设有驱动所述下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构，另一个端部设有所述下摆臂的端部得以围绕上下延伸的轴旋转的结构，该驱动所述下摆臂端部沿内外方向移动的结构包括凸轮轴。

进一步，驱动所述下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构设置在左、右前悬架的下摆臂的后衬套与车架支撑件连接处，使所述下摆臂的端部得以围绕上下延伸的轴旋转的结构设置在所述下摆臂的前衬套处。

进一步，驱动所述下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构设置在所述下摆臂的前衬套与车架支撑件连接处，使所述下摆臂的端部得以围绕上下延伸的轴旋转的结构设置在所述下摆臂的后衬套处。

进一步，所述凸轮轴包括后衬套或前衬套上突出的螺栓和固定在螺栓端部的调节凸轮。

进一步，驱动下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构还包括开在车架支撑件上的沿车辆内外方向延伸的螺栓安装孔和设在车架支撑件上与调节凸轮相配合的调节凸轮限位板。

进一步，所述螺栓插入车架支撑件上的螺栓安装孔中。

一种如上述任一项权利要求所述的悬架四轮定位参数调节装置的调节方法，转动前凸轮轴或后凸轮轴可使下摆臂球销移动。

进一步，顺时针旋转后凸轮轴使下摆臂球销向后、向内移动。

进一步，逆时针旋转后凸轮轴使下摆臂球销向前、向外移动。

进一步，转动前凸轮轴使下摆臂球销向前、向内或者向后、向外移动。

与现有技术相比，本发明技术方案主要的优点如下：

本发明简化了双横臂独立悬架车轮定位参数的调整结构，只通过后衬套偏心螺栓(螺栓上带偏心的调节凸轮)来调整车轮外倾角和主销后倾角，减少了一个调节凸轮，简化了调整程序，提高了调整效率。

附图说明

图1是一种现有的双横臂独立悬架的立体视图；

图2是图1所示的双横臂独立悬架中的下摆臂的俯视图；

图3为车架上的衬套安装支架结构示意图；

图4是图2的简化图；

图5A和图5B是本发明一个实施例所述的下摆臂的左视图以及设有凸轮轴的一端的细节放大图；

图6A和图6B是本发明一个实施例所述的下摆臂的右视图以及设有凸轮轴的一端的细节放大图；

图7A和图7B分别为直线行驶时前悬架的俯视图和转弯行驶时前悬架的俯视图；

图8A和图8B分别为直线行驶时前悬架的前视图和转弯行驶时前悬架的前视图；

图9是本发明车轮外倾角和主销后倾角的悬架调节装置的调节方法示意图。

具体实施方式

为了简化结构，降低成本，减少调整工作量，提高效率，本发明的悬架四轮定位参数调节装置在下摆臂与车架支撑件连接的两个端部中只有一个端部设有驱动下摆臂端部沿内外方向移动的结构，就可以达到同时调整车轮外倾角和主销后倾角的目的。

以一个前双横臂独立悬架为例说明使用一个凸轮轴同时调整车轮外倾角和主销后倾角的目的。在这个实施例中，只在左、右前悬架的下摆臂的后衬套与车架支撑件连接处各设有驱动下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构，在下摆臂的前衬套处设置使下摆臂的端部得以围绕上下延伸的轴旋转的结构。当然，本发明也可以只在悬架下摆臂的前衬套与车架支撑件连接处设置驱动下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构，在下摆臂的后衬套处设置使下摆臂的端部得以围绕上下延伸的轴旋转的结构。

以左前悬架的下摆臂26为例，如图5A至图6B所示，在下摆臂26的后衬套262与车架支撑件202连接处设有一个驱动下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构。该驱动下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构包括凸轮轴266，凸轮轴266包括后衬套262上突出的螺栓2661和固定在螺栓2661端部的调节凸轮2662。该驱动下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构还包括开在车架支撑件202上的沿车辆内外方向延伸的螺栓安装孔和设置在车架支撑件202上与调节凸轮2662相配合的调节凸轮限位板2021。螺栓2661插入车架支撑件202上的螺栓安装孔中，螺栓安装孔的延伸尺寸大于预定值。在下摆臂26的前衬套261处设有使下摆臂的端部得以围绕上下延伸的轴旋转的结构。

车辆行驶过程中，如果车轮定位参数不正确，就会产生车轮异常磨损、行驶跑偏等现象。设计上要求在整备状态下，前悬架车轮外倾角为-1°±10'，主销后倾角为5°±30'，主销内倾角为8°±30'。当前轮外倾角或主销内倾角不满足上述规定值时就需要调整，后凸轮轴逆时针转动可使下摆臂球销向前、向外移动，使车轮外倾角减小，同时主销后倾角随之增大；后凸轮轴顺时针转动可使下摆臂球销向后、向内移动，使车轮外倾角增大，同时主销后倾角随之减小。只要预先设置好车轮外倾角和主销后倾角之间的联动关系，则调整其中一个角度，另一个角度仍然处于允许范围内。

如果只在悬架下摆臂的前衬套与车架支撑件连接处设置驱动下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构，则前凸轮轴的转动使下摆臂球销向前、向内移动从而车轮外倾角减小同时主销后倾角随之减小，或者使下摆臂球销向后、向外移动从而车轮外倾角增大同时主销后倾角随之增大。

和常规的使用两个凸轮轴分别调整车轮外倾角和主销后倾角的方法相比，使用一个凸轮轴同时调整车轮外倾角和主销后倾角同样符合设计要求，可以从前车轮转向回正力矩来说明这一点。

图7A为直线行驶时前悬架的俯视图，图7B为转弯行驶时前悬架的俯视图。如图7A和图7B所示，A、B、E三点连线为上摆臂，C、D、G三点连线为下摆臂。点E和G分别为上球销和下球销，E和G连线即主销轴线延长线与地面交点F到车轮内外对称中线(轮胎宽度方向)的距离r_σ为主销偏移距，该交点到车轮中心线的距离r_τ,κ为主销后倾拖距，而在转弯行驶时，在侧向力F_Y,W作用下，轮胎接地面由于侧偏角α产生变形，侧向力F_Y,W的作用点向轮胎中心O后侧移动一段距离r_τ,T称为轮胎拖距。

前车轮在转弯时的回正力矩主要由两个部分组成：

1)侧向力F_Y,W引起的转向回正力矩：主销后倾角越大，即主销后倾拖距r_τ,κ越大，回正力矩越大；2)图8A为直线行驶时前悬架的前视图，图8B为转弯行驶时前悬架的前视图。车轮接地点垂向力F_Z,W引起的转向回正力矩如图8A和图8B所示，σ为主销内倾角，δ为车轮转向角，在转弯时，垂向力F_Z,W的分力F_Z,W*sinσ*sinδ会产生车轮回正力矩，其中，δ常常会被转弯时内、外车轮的平均转角代替，而分力F_Z,W*sinσ*sinδ的力臂为q，

q＝(r_σ+R_dyn*tanσ)*cosσ

其中，R_dyn为车轮滚动半径。从转向回正力臂公式中可以看到主销偏移距r_σ越大，垂向力F_Z,W引起的回正力矩就越大。

总之，从前车轮转向回正力矩来看，主销偏移距越大，主销后倾角越大，车轮转向回正力矩就越大，汽车转弯后回正性越好。

假如该悬架前车轮外倾角不在-1°±10'范围内，且偏向0°外倾角方向，那么调整时，需将后凸轮轴逆时针转动使下摆臂球销向前、向外移动，使车轮外倾角向负的外倾角方向调整，此时，下球销向外侧移动，加上主销内倾角增大，都使主销偏移距减小，同时，虽然车轮接地点向外侧移动使主销偏移距增大，但同时车轮轮心向内侧移动，又使主销偏移距减小，综合起来，随着下球销向外侧移动主销偏移距减小，使车轮接地点垂向力引起的转向回正力臂减小，转向回正力矩减小，那么，为保持转向回正力矩不减小，就需要增大侧向力引起的转向回正力矩，而后凸轮轴逆时针转动使下摆臂球销向前、向外移动，能使主销后倾角增大，增大主销后倾拖距，增大了侧向力引起的转向回正力矩，达到了目的。同理，将后凸轮轴顺时针转动可使下摆臂球销向后、向内移动，使车轮外倾角增大，同时主销后倾角随之减小，也可达到保持转向回正力矩的目的。

如果只在悬架下摆臂的前衬套与车架支撑件连接处设置驱动下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构，则通过调整主销的位置同样可以实现前凸轮轴转动使下摆臂球销向前、向内移动从而车轮外倾角减小同时主销后倾角随之减小，保持转向回正力矩不变；或者使下摆臂球销向后、向外移动从而车轮外倾角增大同时主销后倾角随之增大，保持转向回正力矩不变。

可见使用一个凸轮轴虽然调节车轮外倾角的同时主销后倾角也会受到影响，但是转向回正力矩保持不变，即转向回正力矩不受影响，因此使用一个凸轮轴同时调整车轮外倾角和主销后倾角是符合要求的。

上述悬架四轮定位参数调节装置的调节方法如图9所示，左后凸轮轴或右后凸轮轴逆时针转动使下摆臂球销向前、向外移动，使车轮外倾角减小，同时主销后倾角随之增大；左后凸轮轴或右后凸轮轴顺时针转动使下摆臂球销向后、向内移动，使车轮外倾角增大，同时主销后倾角随之减小。

Claims (10)

1.一种悬架四轮定位参数调节装置，其特征在于，在下摆臂(26)与车架支撑件(202)连接的两个端部中只有一个端部设有驱动所述下摆臂(26)端部沿车辆内外方向移动的结构，另一个端部设有所述下摆臂(26)的端部得以围绕上下延伸的轴旋转的结构，该驱动所述下摆臂(26)端部沿内外方向移动的结构包括凸轮轴(266)。

2.如权利要求1所述的悬架四轮定位参数调节装置，其特征在于，驱动所述下摆臂(26)端部沿车辆内外方向移动的结构设置在左、右前悬架的下摆臂(26)的后衬套(262)与车架支撑件(202)连接处，使所述下摆臂的端部得以围绕上下延伸的轴旋转的结构设置在所述下摆臂(26)的前衬套(261)处。

3.如权利要求1所述的悬架四轮定位参数调节装置，其特征在于，驱动所述下摆臂(26)端部沿车辆内外方向移动的结构设置在所述下摆臂(26)的前衬套(261)与车架支撑件(202)连接处，使所述下摆臂的端部得以围绕上下延伸的轴旋转的结构设置在所述下摆臂(26)的后衬套(262)处。

4.如权利要求2或3所述的悬架四轮定位参数调节装置，其特征在于，所述凸轮轴(266)包括后衬套(262)或前衬套(261)上突出的螺栓(2661)和固定在螺栓(2661)端部的调节凸轮(2662)。

5.如权利要求4所述的悬架四轮定位参数调节装置，其特征在于，驱动下摆臂端部沿车辆内外方向移动的结构还包括开在车架支撑件(202)上的沿车辆内外方向延伸的螺栓安装孔和设在车架支撑件(202)上与调节凸轮(2662)相配合的调节凸轮限位板(2021)。

6.如权利要求5所述的悬架四轮定位参数调节装置，其特征在于，所述螺栓(2661)插入车架支撑件(202)上的螺栓安装孔中。

7.一种如上述任一项权利要求所述的悬架四轮定位参数调节装置的调节方法，其特征在于，转动前凸轮轴或后凸轮轴可使下摆臂球销移动。

8.如权利要求7所述的悬架四轮定位参数调节装置的调节方法，其特征在于，顺时针旋转后凸轮轴使下摆臂球销向后、向内移动。

9.如权利要求7所述的悬架四轮定位参数调节装置的调节方法，其特征在于，逆时针旋转后凸轮轴使下摆臂球销向前、向外移动。

10.如权利要求7所述的悬架四轮定位参数调节装置的调节方法，其特征在于，转动前凸轮轴使下摆臂球销向前、向内或者向后、向外移动。