CN101687452A - 用于转向轮的轮悬挂系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于转向轮的轮悬挂系统。提供能够减小所需要转向扭矩的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统。球窝接头单元(21)包括具有大致矩形的棱柱形状的球头螺栓支架(23)、设置在球头螺栓支架(23)的上表面上的第一球窝接头(24)和设置在球头螺栓支架(23)的下表面上的第二球窝接头(25)。第一和第二球窝接头(24，25)布置成以180度的间隔角直立在球头螺栓支架(23)上，且在平面视图中以相对小的间隔(L)定位在球头螺栓支架(23)上。球头螺栓支架(23)由具有大致矩形棱柱形状的支架体(31)和分别从支架体(31)的上表面和下表面突出的球头螺栓(32)构成。

Description

用于转向轮的轮悬挂系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于双接头型转向轮的轮悬挂系统，包括转向节和一对连接至其上的下臂，尤其涉及一种用于减小转向所需扭矩的技术。
背景技术
[0002]用于转向轮的汽车轮悬挂系统通常包括：转向节，所述转向节可转动地支撑轮并配置用于由转向齿轮致动；各种臂和链节(此后简称为“臂”)，所述臂和链节将转向节连接到车体；用于缓冲来自路面的输入的弹簧；和用于衰减轮的垂直振荡运动的阻尼器。麦弗逊(Macpherson)式支柱型、双叉杆型和几种其它类型已经被优选作为用于转向轮的悬挂系统。尤其，最近的研发成果已经涉及了多种形式的双接头型轮悬挂系统，其增加了设定主销的自由度(见专利文献1和2)。
[0003]双接头轮悬挂系统被考虑成麦弗逊式支柱型或双叉杆型轮悬挂的改进；后者的上臂和下臂(通常由A形臂构成)中的至少一个被分离成两个独立的臂。第一臂经由第一球窝接头连接至转向节，第二臂经由第二球窝接头连接至转向节。在双接头轮悬挂系统中，假想主销的瞬时旋转中心通过第一和第二臂的延长线之间的相交处。因此，主销偏移(轮中心偏移)可以通过使主销较之通常状态更倾斜来进行最小化，且这有助于在改善转向操纵感的同时降低对外界干扰和扭矩转向的灵敏度。用在双接头轮悬挂系统中的典型的球窝接头包括由球部和杆部构成的球头螺栓、用于容纳球部的窝槽和与在球头螺栓的杆部中形成的外螺纹螺纹接合的螺母，所述球头螺栓的杆部固定地安装在转向节的面向上或面向下的表面上。
专利文献1：日本专利公开出版物No.63-232010
专利文献2：日本专利公开出版物No.5-278420
发明内容
本发明所要达成的任务
[0004]在上面讨论的双接头轮悬挂系统中，第一和第二球窝接头连接至转向节的同一表面(面向上的表面或面向下的表面)。因此，在转向操作过程中，轮的摆动区域趋向于比更常规的轮悬挂系统更大，这增加了在车辆静止情况下使轮转向时抬升轮所需的扭矩和轮胎的拖曳阻力。于是，需要更大的转向扭矩输入(用于致动转向节的转向齿轮所需要的力)。
[0005]当两个球窝接头之间的空间增加时，这种趋势更为明显。因此，当设计双接头轮悬挂系统时，期望最小化第一和第二球窝接头之间的间隔。然而，当第一和第二球窝接头都连接到转向节的同一表面时，需要在第一和第二球窝接头之间设置一定的较大的空间，以使得两个球窝接头彼此之间不发生干涉并保证工具到每个球窝接头的通路。这必定导致转向系统的尺寸以及转向系统所需的输出的增加。
[0006]从现有技术存在的这些问题出发，本发明的主旨在于提供一种用于转向轮的能够最小化所需转向扭矩的双接头型悬挂系统。
达成任务的手段
[0007]为了实现这一目标，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，所述系统包括：转向节，所述转向节可旋转地支撑轮并配置用于围绕假想主销轴线转动；第一臂，所述第一臂具有连接至车体部件的一个端部和经由第一球窝接头连接至转向节的上部或下部的另一个端部，以便相对于车体可摆动地支撑转向节；和第二臂，所述第二臂具有连接至车体部件的一个端部和经由第二球窝接头连接至与第一球窝接头相邻的转向节的一部分的另一个端部，以便与第一臂协同地相对于车体可摆动地支撑转向节；其中，所述转向节设置有保持第一球窝接头的球头螺栓和第二球窝接头的球头螺栓的转向节支架。
[0008]根据本发明的第二方面，提供一种根据权利要求1的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，其中保持第一球窝接头的球头螺栓和第二球窝接头的球头螺栓的所述转向节支架从球头螺栓支架以相互不同的角度延伸。
[0009]根据本发明的第三方面，提供一种根据权利要求1的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，其中所述球头螺栓支架被紧固至转向节，且第一和第二球窝接头的球头螺栓与球头螺栓支架一体形成。
[0010]根据本发明的第四方面，提供一种根据权利要求1的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，其中所述球头螺栓支架与转向节一体形成，且所述第一和第二球窝接头的球头螺栓与球头螺栓支架一体形成。
[0011]根据本发明的第五方面，提供一种根据权利要求1的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，其中所述第一球窝接头的球头螺栓从所述球头螺栓的上部延伸，且所述第二球窝接头的球头螺栓从所述球头螺栓支架的下部延伸。
[0012]根据本发明的第六方面，提供一种根据权利要求1的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，其中所述第一和第二球窝接头中的每一个包括形成在所述球窝接头端部的球部和用于经由球窝枢转地支撑所述球部的套筒部；且所述第一和第二球窝接头中的每一个的至少一个端部形成作为所述套筒部。
本发明的技术效果
[0013]根据本发明的第一方面，因为第一和第二球窝接头之间的间隔可以被相对自由地选择，所以可以将在转向操作过程中轮的摆动区域最小化，这有助于减小转向系统的尺寸和所需的输出。根据本发明的第二方面，第一球窝接头和第二球窝接头可以在平面视图中彼此接近，而实际上并不过多地减小第一和第二球窝接头之间的距离，以使得可以将在转向操作过程中轮的摆动区域最小化。根据本发明的第三方面，转向节可以由铝合金制成，铝合金可以具有相对较低的机械强度，可以简化球头螺栓的机加工和研磨。另外，通过将第一和第二臂与球头螺栓支架组合成单个分组合件，组件的工作可以被简化。根据本发明的第四方面，部件数量和用于制造轮悬挂系统的制造步骤的数量甚至可以被进一步减少，这有助于降低成本。根据本发明的第五方面，第一球窝接头和第二球窝接头可以被设置成彼此足够靠近至如平面视图所示两个球窝接头相互交叠，以使得在转向操作过程中轮的摆动区域可以被最小化。根据本发明的第六方面，因为每个下臂的一个端部用作球窝接头的套筒部，所以部件数量和制造步骤的数量都可以被减少。
附图说明
本发明下面参照附图进行描述，其中：。
图1是体现本发明的汽车前轮悬挂系统的透视图；
图2是体现第一实施例的转向节和下臂的分解透视图；
图3是体现第一实施例的球窝接头组件的侧视图；
图4是由图3中的IV表示的部分的局部垂直剖视图；
图5是示出本发明的双接头轮悬挂系统的操作模式的图；
图6是第一改进实施例的下臂组件的透视图；
图7是第一改进实施例的下臂组件的局部侧视图；
图8是由图7中的VIII表示的部分的局部垂直剖视图；
图9是示出本发明的第二改进实施例的转向节和下臂的组装状态的透视图；和
图10是本发明的第二改进实施例的转向节的局部垂直剖视图。
具体实施方式
[0014]下面本发明将参照附图就汽车轮悬挂系统的具体实施例及其改进实施例进行更详细地描述。
【优选实施例】
[0015]图1是体现本发明的前轮悬挂系统的透视图，图2是第一实施例的转向节和下臂的分解透视图。图3是第一实施例的球窝接头组件的侧视图，图4是由图3中的IV表示的部分的局部垂直剖视图。
【优选实施例的结构】
【前悬挂系统】
[0016]在图1中，主要示出体现本发明的双接头悬挂系统1(用于转向轮)，在这种情况下，所述双接头悬挂系统1由轮内(in-wheel)型、双叉杆型前轮悬挂系统组成。该轮悬挂系统1包括：转向节3，所述转向节3由压铸铝合金制成并以可旋转方式支撑车轮2；上臂4，所述上臂4将转向节3的上部与轮壳(车体侧部件)连接；第一和第二下臂6和7，用于将转向节3的下部与前悬挂部件5(车体侧部件)连接；液压减震器8，设置在第二下臂7和轮壳之间；和卷簧9，所述卷簧9连接至液压减震器8的上部。
[0017]另外，转向齿轮10的拉杆10a连接至转向节3的一部分，以能够使转向节3响应于由车辆操作者施加的转向轮的角运动而转动，以形成围绕假想主销轴线Pk的转向运动。假想主销轴线Pk的下瞬时旋转中心通过在第一下臂6和第二下臂7的延长轴线之间的交点。在所示的前轮悬挂系统1中，在假想主销(imaginary king pin)轴线Pk与地面的交点与轮2的地面接触区域的中心之间的距离(或主销偏移或磨胎半径)明显小于普通的悬挂系统。转向节3经由轮毂轴承(图中未示出)支撑轮毂11，且轮毂11依次连接至驱动轴12。
【球窝接头组件】
[0018]参照图2，与转向节3分离形成的球窝接头组件21经由一对螺栓22连接至转向节3的面向下的表面41。如图3所示，球窝接头组件21包括形成为矩形块状部件的球头螺栓支架23、安装在球头螺栓支架23的上表面上的第一球窝接头24和安装在球头螺栓支架23的下表面上的第二球窝接头25。
[0019]在所示的实施例中，第一球窝接头24和第二球窝接头25从球头螺栓支架23以180度的角度差突出(或分别地在球头螺栓支架23的上方和下方延伸)，并彼此以在平面视图中所见的第一球窝接头24和第二球窝接头25之间的相对小的距离L间隔。在车辆的组装过程中，第一和第二下臂6和7以及球窝接头组件21被提供作为单个分组合件，在所述分组合件中，第一球窝接头24被压配合到形成在第一下臂6的一个端部处的管形保持部6a中，第二球窝接头25被压配合到形成在第二下臂7的一个端部处的管形保持部7a中。转向节3的下部形成有凹槽40，所述凹槽40容纳第一球窝接头24以及第一下臂6的管形保持部6a。
【球头螺栓支架】
[0020]球头螺栓支架23是由钢制成的实心的、整体锻造和机加工的部件，并包括支架主体31，所述支架主体31由矩形实心部件和一对球头螺栓32构成，一个球头螺栓从支架主体3]向上延伸，另一个球头螺栓从支架主体31向下延伸。每个球头螺栓32包括球部32a和杆部32b。球部32a配合到窝槽33中，所述窝槽33包括钢套筒34、一体固定到套筒34的自由端部分的端板35和由浸油塑料(oil pregnated plastic)制成并由套筒34和端板35保持的球座36。套筒34的底端34a随着容纳在球座36中的支架主体31的球部32a向内卷曲，以便防止球头螺栓32与窝槽33分离。由弹性材料(例如橡胶)制成的灰尘封盖37设置在球头螺栓32的杆部32b和套筒34的卷曲的底端34a之间，以防止例如灰尘和湿气的外界物质的侵入。上、下球头螺栓32彼此相对设置，以使得垂直于球头螺栓32中的一个的球部32a和杆部32b之间的界线(圆)的线与垂直于球头螺栓32中的另一个的球部32a和杆部32b之间的界线(圆)的线具有角度差(在所示的实施例中是180度)。
【优选实施例的操作模式】
[0021]如图5所示，所示实施例由具有一对下臂6和7的双接头轮悬挂系统构成，但是允许在车辆保持静止情况下进行转向操作时转向节3的摆动(摇晃运动)(因此导致的轮2的摆动)可以被最小化。于是，尤其在静止转向时轮胎的摩擦阻力以及抬升轮2所需的扭矩可以被最小化。而且，因为第一和第二下臂6和7以及球窝接头组件21被设置为单个分组合件，所以可以提高装配线上的工作效率。
【第一改进实施例】
[0022]图6是本发明的第一改进实施例的前轮悬挂系统的下臂组件的透视图。本发明的第一改进实施例在结构上类似于优选实施例，但是设置有包括球头螺栓支架23的下臂组件45，第一和第二下臂6和7连接至所述球头螺栓支架23。如图7和8所示，第一和第二下臂6和7的转向节端6a和7a每个与套筒34’一体形成，所述套筒34’用作第一和第二球窝接头24和25中的对应的一个的一部分，并借助球座36保持对应的球头螺栓支架23的球头螺栓32的球部32a。该实施例为前轮悬挂系统1提供了减少部件数量和组装步骤的数量的额外的优势，并因此降低了制造成本。
【第二改进实施例】
[0023]图9是示出本发明的第二改进实施例的转向节和下臂的组装状态的透视图，和图10是本发明的第二改进实施例的转向节的局部垂直剖视图。该实施例的总体结构与之前的实施例类似，但是不同之处在于，没有使用独立的球头螺栓支架。如图9所示，所示的实施例的转向节3包括在其下部中水平延伸的球头螺栓支架43，且第一和第二下臂6和7分别连接至球头螺栓支架43的上表面和下表面。如图10所示，当浇铸转向节3时，一对球头螺栓32以180度的角间距(或分别地在球头螺栓支架43的上侧和下侧上)被浇铸到球头螺栓支架43中，且如在平面视图中所见，球头螺栓32之间限定了一小间距L。除去球部32a和杆部32b之外，所示的实施例中的每个球头螺栓32还包括与球头螺栓支架43的对应的端面邻接的凸缘32c以及被浇铸到球头螺栓支架43中的梯状杆部32d。在第二改进实施例中，由于上述结构，部件数量以及制造前轮悬挂系统所需的组装工作步骤可以被进一步减少，这有助于降低制造成本。
[0024]本发明以具体实施例的角度进行了描述，但是，本发明并不由所述实施例所限制，且可以对其各个部分进行改变。例如，本发明被应用于轮内型、双叉杆型前轮悬挂系统的下臂，但是还可以被应用于其他类型的轮悬挂系统，例如基于麦弗逊式支柱型轮悬挂系统的双接头轮悬挂系统，和除去轮内型之外的双接头轮悬挂系统。本发明还可以应用于这种轮悬挂系统的上臂。在第一实施例中，球头螺栓支架和球头螺栓通过锻造成形工艺一体形成，但是还可以将经过机加工的球头螺栓浇铸到由铝合金制成的模制球头螺栓支架中，或者球头螺栓的杆部可以螺纹联接至球头螺栓支架。进而第一和第二球窝接头的角度和平面视图中的间距以及球窝接头的具体结构可以在不背离本发明的精神的情况下自由选择。

Claims (6)

1.一种用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，所述系统包括：
转向节，所述转向节可旋转地支撑轮，并配置用于围绕假想主销轴线转动；
第一臂，所述第一臂具有连接至车体部件的一个端部和经由第一球窝接头连接至所述转向节的上部或下部的另一个端部，以便相对于车体可摆动地支撑所述转向节；和
第二臂，所述第二臂具有连接至车体部件的一个端部和经由第二球窝接头连接至与第一球窝接头相邻的所述转向节的部分的另一个端部，以便与第一臂协同地相对于车体可摆动地支撑所述转向节；
其中，所述转向节设置有保持第一球窝接头的球头螺栓和第二球窝接头的球头螺栓的转向节支架。
2.根据权利要求1的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，其中：保持第一球窝接头的球头螺栓和第二球窝接头的球头螺栓的所述转向节支架从球头螺栓支架以彼此不同的角度延伸。
3.根据权利要求1的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，其中：所述球头螺栓支架被紧固至转向节，且第一和第二球窝接头的球头螺栓与球头螺栓支架一体形成。
4.根据权利要求1的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，其中：所述球头螺栓支架与所述转向节一体形成，且所述第一和第二球窝接头的球头螺栓与球头螺栓支架一体形成。
5.根据权利要求1的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，其中：所述第一球窝接头的球头螺栓从所述球头螺栓支架的上部延伸，且所述第二球窝接头的球头螺栓从所述球头螺栓支架的下部延伸。
6.根据权利要求1的用于转向轮的双接头型轮悬挂系统，其中：所述第一和第二球窝接头中的每一个包括形成在所述球窝接头的端部处的球部和用于经由球窝枢转地支撑所述球部的套筒部；且
所述第一和第二球窝接头中的每一个的至少一个端部形成为所述套筒部。
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