一种悬架系统、底盘以及车辆的制作方法

本实用新型涉及车辆技术领域，更具体地说，涉及一种悬架系统、底盘以及车辆。

背景技术：

悬架系统的作用是传递在车轮与车架之间的力矩，并且缓冲由不平整的路面传给车架或车身的冲击力，衰减由此引起的震动，以保证汽车平稳顺畅的行驶。当车辆行驶过程中遇到复杂的颠簸起伏路面，其通过性以及对复杂路面环境的适应性将存在一定缺陷。

如果底盘距离地面高度低，则车辆只适合在平整路面上高速行驶，因为底盘过低容易与地面各种突起的障碍物碰撞摩擦，通过颠簸不平路面的能力会很差；如果底盘设计过高，车辆容易通过不平整的复杂路面，通过性强，但是车辆重心过高导致行驶稳定性不好，而且迎风阻力大，整车能耗高。另外，当车辆遇到倾斜坡道时，如果斜坡角度过大，较高的重心导致车身与路面倾斜角度过大，便容易产生车辆倾覆。当车辆高速行驶过程中，需要紧急转向时通常需要适当减速，较高的重心也容易发生倾覆、翻滚事故。

车轮的轴线与底盘之间的高度仅能通过减振器或减震弹簧在行程范围内被动调节，无法主动控制车轮的轴线与底盘之间相对高度。

因此，如何拓展悬架系统通过不同路面的适用性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是如何拓展悬架系统通过不同路面的适用性，为此，本实用新型提供了一种悬架系统、底盘以及车辆。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种悬架系统，用于连接在车架与轮系之间，包括：

悬架导向机构，其一端用于与车架铰接，另一端用于与轮系的轮毂铰接；

杠杆，其中部用于与车架铰接；

一端铰接在所述悬架导向机构上，另一端铰接在所述杠杆的从动端的减振器；

用于驱动所述杠杆的主动端的驱动机构，当所述驱动机构在第一方向运动时，所述驱动机构的动力输出端向上推所述主动端，所述从动端推动所述减振器向下运动；当所述驱动机构在第二方向运动时，所述驱动机构的动力输出端向下拉所述主动端，所述从动端带动所述减振器向上运动；其中，所述第一方向和所述第二方向相反。

本实用新型其中一个实施例中，所述悬架导向机构包括第一横臂和第二横臂，所述第一横臂和所述第二横臂分别铰接在所述车架和所述轮系的轮毂之间，所述第一横臂和所述第二横臂在所述车架和所述轮系的轮毂上的铰接点不同，所述第一横臂、所述第二横臂、所述车架和所述轮系的轮毂形成四连杆机构。

本实用新型其中一个实施例中，所述驱动机构包括伺服舵机、摇臂和连杆，所述摇臂的一端与所述伺服舵机的输出轴连接，所述摇臂的另一端与所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与所述杠杆铰接。

本实用新型其中一个实施例中，所述伺服舵机的数量和所述摇臂的数量均为两个，所述连杆的数量为一个，每个所述伺服舵机，对应驱动一个所述摇臂，两个所述摇臂通过关节轴承铰接在一个所述连杆上。

一种底盘，包括车架、轮系和如上述任一项所述的悬架系统，所述悬架系统连接在所述车架与所述轮系的轮毂之间。

本实用新型其中一个实施例中，所述轮系中包括至少两个车轮，每个车轮包括一个轮毂，每个所述车轮对应有一个驱动系统，每个所述车轮的轮毂对应有一个悬架系统。

本实用新型其中一个实施例中，所述轮系中的所有车轮对应的悬架系统中的驱动机构均能够独立运行，或者至少两个同步运行。

本实用新型其中一个实施例中，所述底盘包括至少四个车轮，所述车轮对称布置在所述车架的两侧；每相对的两个悬架系统中的所述驱动机构和所述杠杆共同设置在同一个安装支架上。

本实用新型其中一个实施例中，所述底盘上还包括设置在对称布置的两个所述车轮之间的差速器，对称的两个车轮通过所述差速器以不同转速转动，从而实现转向。

本实用新型其中一个实施例中，还包括自动监测系统和控制系统，自动检测系统检测到行驶方向前方的路面信息，所述控制系统根据所述路面信息控制相应的悬架系统自动调节对应的车轮的高度。

本实用新型其中一个实施例中，所述自动监测系统包括：

至少一个图像采集器，用于采集路面图像信息；

图像处理设备，与各图像采集器通讯连接并通过分析确定路面信息。

一种车辆，包括如上述任一项所述的底盘。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型中的悬架系统工作时，当驱动机构在第一方向运行时，驱动机构的动力输出端向上推动主动端，从动端推动减振器向下运动，轮毂相对于车架的距离变大，从而增加了车架与地面的距离；当驱动机构在第二方向运行时，驱动机构的动力输出端向下拉动主动端，从动端带动减振器向上运动；其中，第一方向和第二方向相反，轮毂相对于车架的距离变小，从而减小了车架与地面的距离。综上，采用本实用新型的悬架系统，能够主动调整车架与地面的距离，因此，可以根据不同的路面情况对应的调整悬架系统，从而拓展了悬架系统通过不同路面的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1、图2为本实用新型实施例提供的底盘处于初始位置的外形立体结构示意图；

图3、图4、图5为本实用新型实施例提供的左前轮被驱动机构控制抬起的状态时的立体结构示意图；

图6、图7为本实用新型实施例提供的左侧悬架抬起，右侧悬架处于初始位置时的立体结构示意图；

图8、图9、图10分别为本实用新型实施例提供的左右侧悬架都处于抬起的最高位置时的立体结构示意图、侧视图和前视图；

图11、图12、图13、图14为本实用新型实施例提供的一侧悬架位于抬起最高位置，另一侧悬架位于下压最低位置时的立体结构示意图；

图15为本实用新型实施例提供的驱动机构推动左前侧车轮下压至最大行程时的立体结构示意图；

图16、图17分别为本实用新型实施例提供的驱动机构控制整个悬架的车轮全部下压到最大行程的立体结构示意图和前视图；

图18、图19为本实用新型实施例提供的前部驱动机构控制前面的车轮上抬至最大行程，后部驱动机构控制后面的车轮下压至最大行程时的侧视图和立体结构示意图；

图20、图21为本实用新型实施例提供的前部驱动机构控制悬架下压至最大行程，后部驱动机构控制悬架上抬至最大行程时的侧视图和立体结构示意图；

图22为本实用新型实施例提供的车架上位于前面的两组驱动机构的结构外形图；

图23为本实用新型实施例提供的驱动机构驱动摇臂、连杆以及控制悬架的杠杆的连接关系示意图；

图24为本实用新型实施例提供的驱动机构的外形结构图。

图中，100为车架、200为轮系、300为悬架系统、101为半轴、201为车轮、202为轮毂、301为悬架导向机构、302为杠杆、303为减振器、304为驱动机构、305为安装支架、306为弹性机构、301-1为第一横臂、301-2为第二横臂、304-1为摇臂、304-2为连杆、304-3为关节轴承、304-4为销轴、304-5为伺服舵机。

具体实施方式

本实用新型的核心在于提供一种悬架系统、底盘以及车辆，以拓展悬架系统通过不同路面的适用性。

此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

请参阅图1至图24，本实用新型实施例中的悬架系统300，用于连接在车架与轮系之间，包括：

悬架导向机构301，其一端用于与车架100铰接，另一端用于与轮系200的轮毂202铰接；

杠杆302，其中部用于与车架100铰接；

一端铰接在悬架导向机构301上，另一端铰接在杠杆302的从动端的减振器303；以及

用于驱动杠杆302的主动端的驱动机构304当驱动机构304在第一方向运行时，驱动机构304的动力输出端向上推动主动端，从动端推动减振器303向下运动；当驱动机构304在第二方向运行时，驱动机构304向下拉主动端，从动端带动减振器303向上运动；其中，第一方向和第二方向相反。

本实用新型中的悬架系统300工作时，当驱动机构在第一方向运行时，驱动机构304的动力输出端向上推动主动端，在杠杆原理下，从动端推动减振器303向下运动，轮毂202相对于车架100的距离变大，从而增加了车架100与地面的距离；当驱动机构304在第二方向运行时，驱动机构304的动力输出端向下拉主动端，从动端带动减振器303向上运动；轮毂202相对于车架100的距离变小，从而减小了车架100与地面的距离。综上，采用本实用新型的悬架系统300，能够主动调整车架100与地面的距离，因此，可以根据不同的路面情况对应的调整悬架系统300，从而拓展了悬架系统300通过不同路面的适用性。

需要说明的是，本实用新型实施例中在驱动机构304以及杠杆302主动调整减振器303相对于车架100的位置，以调整轮毂202相对于车架100的距离，而不是被动的根据震动力大小进行被动调整。

应用本实用新型其中一个实施例中悬架导向机构301的一端铰接在车架100上，另一端铰接在轮毂202上，如此，通过减振器303在减震的过程中，达到改变角度的目的，而不会影响车架100以及轮毂202的正常运行。

本实用新型实施例中悬架导向机构301的作用是限制车轮在其限定的范围内进行调整。通常悬架导向机构301包括横臂，其中，在不同的车辆中横臂的数量、位置以及结构均存在差异。

在本实用新型实施例中优选的，横臂的数量为一个或者两个。当横臂的数量为两个时，该悬架导向机构301包括第一横臂301-1和第二横臂301-2，第一横臂301-1和第二横臂301-2分别铰接在车架100和轮系200的轮毂202之间，第一横臂301-1和第二横臂301-2分别铰接在车架100和轮系200的轮毂202上的铰接点不同，第一横臂301-1、第二横臂301-2、车架100和轮系200的轮毂202形成四连杆机构。通过组成四连杆机构，能够保证杠杆302在推动减振器303上下运动过程中，第一横臂301-1和第二横臂301-2会随动。进一步的该四连杆机构为平行四连杆机构，如此设置能够保证轮毂202的主体与车架100的主体始终处于平行状态，在进行调整过程中尽量不影响乘车体验。当车辆如图6、图11和图13所示向某一侧倾斜时，左右侧的悬架导向机构301发生不对称变形，配合完成车架100与车轮201之间的夹角变化，以调整底盘重心位置，适应路况。

优选地，减振器303的一端铰接在杠杆302的从动端，减振器303的另一端铰接在第一横臂301-1或第二横臂301-2的中部。减振器303通过推动或者带动第一横臂301-1或者第二横臂301-2的中部，使得车架100相对于轮毂202竖直方向上的距离变大或变小。进一步的，第一横臂301-1和第二横臂301-2分别设置在半轴101的上方和下方，其中，半轴101的两端分别铰接在车架100和轮毂202上。

进一步的，该悬架系统300还包括弹性机构306，弹性机构306作用于缓冲压力，一般的该弹性机构306为螺旋弹簧，该螺旋弹簧套装在减振器303的外侧。

本实用新型中，通过杠杆302设计原理改变力矩的大小的同时改变力矩的方向。该驱动机构304仅包括伺服机构，伺服机构的输出轴为整个驱动机构的动力输出端；或者

该驱动机构304包括伺服机构和传动机构，其中，伺服机构为传动机构提供动力支持，传动机构的输出端作为整个驱动机构的动力输出端，伺服机构能够提供往复的旋转运动或者直线往复运动，其中，伺服机构可以为电机、液压马达等等。其中，电机可以为直线电机、步进电机、伺服电机，优选地，本实用新型的伺服机构采用伺服舵机；传动机构将伺服机构的动力转换为杠杆302的旋转运动，传动机构可以为曲柄连杆机构、活塞缸结构，丝杠螺母结构。

例如，本实用新型中提供了一种传动机构的具体结构，该传动机构包括摇臂304-1和连杆304-2，摇臂304-1的一端与伺服机构的输出轴连接，摇臂304-1的另一端与连杆304-2的一端铰接，连杆304-2的另一端与杠杆302铰接。伺服机构在第一方向旋转时，带动摇臂304-1在第一方向旋转，同时，摇臂304-1带动连杆304-2向上顶起杠杆302的动力端，在杠杆302原理作用下，杠杆302的从动端向下运行，推动减振器303向下运行，同时减振器303推动第一横臂301-1或第二横臂301-2向下运动，轮毂202相对于车架100相互靠近，车架100相对于轮毂202之间的距离变大。伺服机构在第二方向旋转时，轮毂202相对于车架100的相互远离，车架100相对于轮毂202之间的距离变小，车架100与地面的距离变小。为了提高稳定性，摇臂304-1和连杆304-2通过关节轴承304-3铰接。

上述伺服机构、杠杆302等可单独设置在车架100上，车架100上直接设置有安装上述各部件的连接结构。或者，上述伺服机构、杠杆302整体安装在安装支架305上，通过该安装支架305整体将上述悬架系统300安装在车架100上，以使得悬架功能与其他功能相脱离，以方便维修和改装。

当伺服机构包括两个伺服舵机304-5时，传动机构包括两个摇臂304-1和一个连杆304-2，每个伺服舵机304-5对应驱动一个摇臂304-1，两个摇臂304-1通过关节轴承304-3铰接在一个连杆304-2上。具体的，两个伺服舵机304-5相对安装在安装支架305的框架结构内部(框架结构相当于一个模块化放置伺服舵机的壳体)。两个伺服舵机304-5连接的摇臂304-1水平相对，摇臂304-1末端安装有关节轴承304-3，与其相连接的连杆304-2一端同样安装有关节轴承304-3，两个摇臂304-1上的关节轴承304-3分别连接在关节轴承304-3的两端，三个关节轴承304-3被一根销轴304-4连接在一起，这样当两边相对的伺服舵机304-5同时向上方转动或向下方转动时，两组摇臂304-1便可通过连杆304-2带动杠杆302的主动端转动，从而使得杠杆302的从动端带动车轮201上抬或下压。同时，当连杆304-2两侧的两个伺服舵机304-5由于种种原因导致动作、速度和行程有轻微不一致时，使两侧的摆臂动作不同步，由于关节轴承304-3的作用，也不会发生两个伺服舵机相互拖动、干扰的情况。

请参阅图1至图24，本实用新型还公开了一种底盘，包括车架100、轮系200、和上述任一项的悬架系统300，悬架系统300设置在车架100与轮系200的轮毂202之间。由于上述悬架系统300具有以上效果，包括该悬架系统300的底盘也具有相应的效果，此处不再赘述。

本实用新型中轮系至少包括两个车轮，每个车轮包括一个轮毂，每个所述车轮对应有一个驱动系统，每个车轮的轮毂对应有一个悬架系统。其中，驱动系统的作用是驱动轮毂旋转。悬架系统的作用是调节轮毂相对于车架的相对高度。

轮系中的所有车轮对应的悬架系统中的驱动机构均能够独立运行，或者至少两个同步运行。此处，独立运行，即每个车轮对应的悬架系统进行自动就行调节轮毂相对于车架的相对高度，例如当有两个车轮时，每个车轮的对应的悬架系统均能够单独调节对应的轮毂的相对于车架的相对高度，两个悬架系统互不干扰；同步运行，即至少两个能够同步运行以同步调节对应车轮轮毂相对于车架的高度，以车轮有四个为例：前两个车轮能够同步运行，以同步调节前两个车轮的相对于车架的高度；左侧两个车轮能够同步运行，以同步调节前两个车轮相对于车架的高度；右侧两个车轮能够同步运行，以同步调节右侧两个车轮相对于车架的高度；后两个能够同步运行，以同步调节后两个车轮的相对于车架的高度；左前轮、左后轮和右前轮能够同步运行；左前轮、左后轮和右后轮能够同步运行；左前轮、右后轮和右前轮能够同步运行；左后轮、右后轮和右前轮能够同步运行；左前轮、左后轮、右前轮和右后轮能够同步运行。

例如：本实用新型中的轮系200中包括四个车轮201，车轮201对称布置在车架100的两侧，每相对的两个悬架系统300中的驱动机构304和杠杆共同设置在同一个安装支架305上。如此设置，易进行模块化处理，方便组装。

进一步的，底盘中每个车轮201对应有单独的悬架系统300，因此，每个车轮201相对于车架100的高度均可以独立的进行高低调节，整个底盘便可根据路面情形调整车架100距离地面的高度，以及车架100与地面的倾斜角度，从而提高在复杂路面环境下的通过性，保证了行驶过程中的平稳性。305

当每个悬架系统300包括两个伺服舵机时，本实施例的底盘对应有八个独立的大扭力伺服舵机，每两个伺服舵机作为一组，分别控制对应的悬架系统300，以位于前面的两组伺服舵机为例，请参阅图22和图23，位于前面的两组伺服舵机分别设置在安装支架305的左右侧，每组伺服舵机中的两个舵机相对安装在安装支架305的框架结构内部(框架结构相当于一个模块化放置伺服舵机的壳体)。每组中两个伺服舵机连接的摇臂304-1水平相对，摇臂304-1末端安装有关节轴承304-3，与其相连接的连杆304-2一端同样安装有关节轴承304-3，两个摇臂304-1上的关节轴承304-3分别连接在关节轴承304-3的两端，三个关节轴承304-3被一根销轴304-4连接在一起，这样当两边相对的伺服舵机同时向上方转动或向下方转动时，两组摇臂304-1便可通过连杆304-2带动杠杆302的主动端转动，从而使得杠杆302的从动端带动车轮201上抬或下压。同时，当连杆304-2两侧的两个伺服舵机由于种种原因导致动作、速度和行程有轻微不一致时，使两侧的摆臂动作不同步，由于关节轴承304-3的作用，也不会发生两个伺服舵机相互拖动、干扰的情况。

上述底盘通过设置转向机构进行转向；或者底盘上还包括设置在对称布置的两个车轮之间的差速器，对称的两个车轮通过所述差速器以不同转速转动，从而实现转向。

为了提前判断路面信息，本实用新型中的底盘还包括自动监测系统和控制系统，自动检测系统检测到行驶方向前方的路面信息，所述控制系统根据所述路面信息控制相应的悬架系统自动调节对应的车轮的高度。其中，自动监测系统与控制系统通过无线网络、蓝牙、红外线等进行信号传递，或者通过光缆，插头等进行有线信号传递，只要能够传递数据信息的形式均在本实用新型的保护范围内。控制系统为车辆上的发动机控制系统或者车辆本身的控制系统。自动监控系统通过采集距离信息、路面图像等进行实时判断路面信息。

例如：本实用新型公开了一种自动监控系统，该所述自动监测系统包括：

至少一个图像采集器，用于采集路面图像信息；

图像处理设备，与各图像采集器通讯连接并通过分析确定路面信息。

图像采集器采集到路面图像信息后，经过图像处理设备进行相应的处理最终确定路面信息，例如该路面信息可以为左侧前轮所处路面为凸起，右侧前轮所处路面为凸起；左侧后轮所处路面为凸起；右侧后轮所处路面为凸起；左侧车轮所处路面倾斜；右侧车轮所处路面倾斜；车架下方所对应的路面有障碍物；路面具有较大前倾角；路面具有较大后倾角；车辆处于下坡路段等等。控制系统根据预先存储的状态自动选取对应调整的悬架系统。

如图1和图2所示，底盘为正常的承载模式，定义此时为初始位置，此时，底盘处于左右对称、高度合适(重心不会过高或过低)的中立位置，位于左侧的车轮201与位于右侧的车轮201对称。

如图3至图5所示，当左前轮位于凸起的路段时，左前轮对应的驱动机构动作，左控制前轮抬起。

如图6和图7所示，当位于倾斜的路面上，底盘的左侧位于高处，底盘右侧位于低处。位于左侧的两个车轮201对应的悬架系统300动作，将位于左侧的两个车轮201抬起，位于右侧的车轮201对应的悬架系统300处于初始位置。

如图8至图10所示，四个车轮201所对应的驱动机构控制对应的悬架系统300车轮201全部向上运动到最大行程位置时，最终使得左右侧车轮201都处于抬起的最高位置，此时车辆具有低的底盘高度和重心位置，适合在平整路面高速行驶。具体的，四个车轮201对应的驱动机构均驱动对应摇臂304-1和连杆304-2在第二方向旋转，杠杆302的动力端向下运动，杠杆302的从动端带动减振器303的另一端向上抬起，拉动悬架导向机构301靠近车架100运动，使底盘布局紧凑，相当于车轮201相对于车架100向上运动，

如图11至图14所示，一侧车轮201在所对应的驱动机构控制对应的悬架系统300的动作下使得对应的车轮201位于抬起最高位置，另一侧车轮201在所对应的驱动机构控制对应的悬架系统300的动作下使得对应的车轮201位于下压最低位置时，此时底盘具有大的侧倾角度，适于在倾斜路面行驶并保持车身稳定，也适合在高速大角度侧滑转弯时，将整车重心移动到与转弯侧滑方向相反的一侧，防止车身倾覆滚转。

如图15和图17所示，四个车轮201所对应的驱动机构控制对应的悬架系统300车轮201全部下压到最大行程位置时，此时车辆具有较大的底盘高度，适于在颠簸不平的复杂路面行驶具有较高的越障能力。具体的，驱动机构控制摇臂304-1以及连杆304-2运动在第一方向旋转，杠杆302的动力端向上运动，杠杆302的从动端带动减振器303的另一端向下压低，推动悬架导向机构301远离车架100，使底盘布局扩张，相当于车轮201相对于车架100向下运动。如图15所示，为左前轮下压到最大行程时的局部示意图。

如图18和图19所示，前部两个车轮201对应的驱动机构控制车架100上抬至最大行程，后部两个车轮201对应的驱动机构控制车架100下压至最大行程，此时车辆具有较大前倾角，适于车辆在爬坡时保持车身平稳。前面车轮201对应的杠杆302的另一端与后面车轮201对应的杠杆302的另一端的动作方向不同，使悬架导向机构301相对远离或靠近车架100，车架100与车轮201的间隔距离改变，从而调整底盘重心的高度。

如图20和图21所示，前部两个车轮201对应的驱动机构控制车架100下压至最大行程，后部两个车轮201对应的驱动机构控制车架100上抬至最大行程，此时车辆具有较大的后仰角，适于车辆在下坡时保持车身平稳。

本实用新型还公开了一种车辆，包括如上述任一项的底盘。由于上述底盘具有以上效果，包括该底盘的车辆也具有相应的效果，此处不再赘述。

本实施例中的车辆为汽车或者无人车，并未配备载客的车身，也可根据实际情况在车架100上搭载驾驶室或舱体。上述传动系统还可设置转向系统，需要转向时，通过差速器使左右侧的车轮201处于不同的转速，从而实现转弯动作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。