CN102059928A - 分离式五连杆独立后悬架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及分离式五连杆独立后悬架。一种用于机动车辆的分离式五连杆独立后悬架系统(IRS)。三个横向连杆系：前束、外倾和弹簧连杆，形成车轮平面方位并对竖向和横向载荷作出反应，以及两个纵向连杆：上部纵向连杆和下部纵向连杆，对牵引载荷和制动扭矩作出反应。上部纵向连杆和下部纵向连杆纵向定位并布置在车身梁的外侧，因此允许悬架系统的改进的载荷反应，以及车身梁结构和用于其他车辆部件(例如燃料、电池和排气装置)的容纳空间的最优化。

Description

分离式五连杆独立后悬架
技术领域
本发明涉及机动车辆的悬架系统，特别涉及五连杆独立后悬架，更特别涉及一种分离式五连杆独立后悬架。
背景技术
悬架系统在机动车辆中的作用是双重的；它们用来使乘员与不规则的路面隔离，且它们在车辆行驶期间通过操纵轮胎到车身的相对位置还有助于车辆的控制。在包括转向、制动、和加速的多种行驶条件下悬架系统必须实现这两个功能。
术语“独立悬架”是指悬架系统允许在同一轮轴上的车轮独立移动，也就是，单独地对路面的颠簸和倾斜作出反应。独立后悬架(IRS)的特征在于后轮独立地支在弹簧上。在后轮驱动车辆中，独立后悬架允许差速器从轮轴分离从而提供更多的空间和重量更轻的组件。即使在前轮驱动车辆中，独立后悬架也有好处，包括在转向和制动期间控制后轮的外倾角。
一种通用类型的独立后悬架是指双叉臂式悬架。这类悬架的特征在于存在两组横向“A”形臂，典型地称为上下控制臂，和前束连杆。每个控制臂具有两个连接车身的附件和单个连接车轮支架或转向节的附件。在每一侧的三个转向节附件(上臂、下臂、前束连杆)形成每个车轮的平面并在对车轮载荷作出反应时控制外倾角和前束角。每一侧与用来独立地隔离每个车轮对路面的反应的另一半分离。
双叉臂式悬架的更精简的形式是多连杆悬架。这类悬架概念上将每个“A”形臂的结构性能分成两个拉紧/压缩连杆。因此，五连杆独立后悬架可被认为将上部“A”形臂分成“上部纵向连杆”和“外倾连杆”，将下部“A”形臂分成“下部纵向连杆”和“弹簧连杆”，且保留了“前束连杆”。每个连杆的方位和长度支配悬架的几何性能以及当车轮力起作用时连杆承载的大小。连杆体附件的空间分布还分散了车辆结构的较宽部分上的车轮载荷。
图1A和1B描述了现有技术中传统的五连杆独立后悬架10的部件的布置的例子。下部纵向连杆12和上部纵向连杆14组成传统的五连杆独立后悬架10的纵向连杆系，其中这些连杆系用来纵向地定位车轮并对牵引载荷和制动扭矩作出反应。应注意下部纵向连杆和上部纵向连杆12、14位于副车架横梁16的外壳内，其是弯曲的以便提供用于上部纵向连杆的容纳空间。外倾连杆18、前束连杆20和弹簧连杆22组成传统的五连杆独立后悬架的一部分，其形成车轮平面方位并对竖向和横向载荷作出反应。还描述的弹簧24和滑柱26示出了它们相对于五连杆独立后悬架的通用的空间相互关系。应注意所有连杆通过所示节点30连接到转向节或车轮支架。
传统的多连杆悬架在大致横向的方位定向前方的上部和下部“纵向”连杆。该操作导致纵向横梁的内侧的车身侧附件要求给定横梁上升到上部纵向连杆之上的路径。这种车身梁结构增加了横梁偏移量，其降低了它的结构效果并减小了横梁之上的内部车厢体积。此外，装配在车身梁内侧的悬架附件结构减小了车辆地板下方用于燃料、电池、和/或排气装置的装配空间。当对纵向悬架载荷作出反应时，连接车身梁内侧的纵向连杆，在平面视图处较大的角度方位还引起更高的连杆轴向载荷。
此外，本文中需要保持的是一种用于机动车辆的改进的五连杆独立后悬架系统，其能更好地操纵对悬架纵向载荷作出的反应同时具有增加装配空间和重量特性可能在现有技术的五连杆独立后悬架系统之上的特征。
发明内容
本发明是一种用于机动车辆的分离式五连杆独立后悬架系统(IRS)，其能更好地操纵对悬架纵向载荷作出的反应同时具有相对于现有技术的五连杆独立后悬架系统改善封装空间和重量特性的特征。
本发明由五个连杆系组成，其具有分开的或分离的载荷反应，其中三个横向连杆系：前束、外倾和弹簧连杆，形成车轮平面方位并对竖向和横向载荷作出反应，以及两个纵向连杆：上部纵向连杆和下部纵向连杆，对牵引载荷和制动扭矩作出反应。依照本发明，当与传统的五连杆独立后悬架系统比较时，上部纵向连杆和下部纵向连杆的位置处于更纵向的方位。特别地，纵向连杆布置在车身梁的外侧，因此允许悬架系统的改善的载荷反应，以及车身梁结构和用于其他车辆部件(例如燃料、蓄电池和排气装置)的容纳空间的最优化。
根据本发明的分离式五连杆独立后悬架的第一个特征是当与传统的五连杆独立后悬架比较时，具有更有效的车身结构封装，在传统的五连杆独立后悬架中，上部纵向连杆和下部纵向连杆均位于副车架纵梁的包络内以致于必须将纵梁向外推以容纳这两个连杆系。由于两个连杆系所占用的体积，传统五连杆独立后悬架的中央区域是拥挤的。在根据本发明的分离式五连杆独立后悬架中，由于在横向连杆系和纵向连杆系之间没有连接，在不同连杆系的结构中存在较大的灵活性以允许更有效的封装。
根据本发明的第二个特征是最大化在后桥前方的车辆地板下方的封装空间。在产生本发明的分离式五连杆独立后悬架的连杆系的更高效的封装过程中，在地板和后桥前方的悬架部件之间车辆的地板下区域内腾出了空间。这一额外的空间在混合动力电动车辆中是至关重要的，其可能要求用于如燃料、燃料电池、蓄电池等等的额外空间。
本发明的第三个特征是悬架部件载荷的减小。在分离竖向、横向和纵向载荷的过程中，根据本发明的五连杆独立后悬架比传统的五连杆独立后悬架更有效地分散力和载荷。这将较少的应力施加在悬架部件上以允许更好的驾驶和部件本身更少的磨损和断裂。
分离式五连杆独立后悬架将纵向连杆的前方附件保持在车身梁外侧而上部纵向连杆连接转向节的附件向后封装在车轮环境内以最大化连杆系长度同时最小化悬架连杆系纵向着地印痕。与传统的四连杆布局比较，本发明使得纵向连杆聚集在带有大侧视摆臂角的长侧视摇臂长度，同时最小化横向连杆系的衬套的锥形形成。与传统的五连杆布局比较，本发明的纵向连杆的分离式纵向方位使得实现更软的车轮前后刚度具有更大的转向节纵倾刚度。
此外，本发明的目的是提供一种用于机动车辆的分离式五连杆独立后悬架系统，其能更好地操纵对纵向载荷作出的反应同时具有相对于现有悬架系统技术改善封装空间和重量特性的特征。
本发明的这一目的、特征和优点和其他的目的、特征和优点将从以下优选实施例的说明中变得更加清楚。
本发明还提供了如下方案：
方案1.一种分离式五连杆独立后悬架，其布置在邻近机动车辆的车身梁的后车轮角落处，包括：
车轮支架；
与所述车轮支架连接的外倾连杆；
与所述车轮支架连接的前束连杆；
与所述车轮支架连接的弹簧连杆；
与所述车轮支架连接的下部纵向连杆；和
与所述车轮支架连接的上部纵向连杆；
其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆大体相对于机动车辆纵向布置且布置在邻近的车身梁的外侧以便在机动车辆行驶期间邻近的车身梁避开下部纵向连杆和上部纵向连杆的运动包络。
方案2.方案1的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆大体相对于机动车辆横向布置。
方案3.方案2的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆相对于所述下部纵向连杆和上部纵向连杆是分离的。
方案4.方案3的分离式五连杆独立后悬架，其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆在远离所述车轮支架的方向上相互聚集到预定的虚构节点处。
方案5.一种用于后车轮驱动应用的分离式五连杆独立后悬架，其布置在邻近机动车辆的车身梁的后车轮角落处，包括：
车轮支架；
与所述车轮支架连接的外倾连杆；
与所述车轮支架连接的前束连杆；
与所述车轮支架连接的弹簧连杆；
与所述车轮支架连接的下部纵向连杆；和
与所述车轮支架连接的上部纵向连杆；
其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆大体相对于机动车辆纵向布置且布置在邻近的车身梁的外侧以便在机动车辆行驶期间邻近的车身梁避开下部纵向连杆和上部纵向连杆的运动包络；
其中所述前束连杆具有相对于所述车轮支架的后部安装配置；和
其中所述上部纵向连杆在所述外倾连杆下方横向穿过。
方案6.方案5的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆大体相对于机动车辆横向布置。
方案7.方案6的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆相对于所述下部纵向连杆和上部纵向连杆是分离的。
方案8.方案7的分离式五连杆独立后悬架，其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆在远离所述车轮支架的方向上相互聚集到预定的虚构节点处。
方案9.一种用于前车轮驱动应用的分离式五连杆独立后悬架，其布置在邻近机动车辆的车身梁的后车轮角落处，包括：
车轮支架；
与所述车轮支架连接的外倾连杆；
与所述车轮支架连接的前束连杆；
与所述车轮支架连接的弹簧连杆；
与所述车轮支架连接的下部纵向连杆；和
与所述车轮支架连接的上部纵向连杆；
其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆大体相对于机动车辆纵向布置且布置在邻近的车身梁的外侧以便在机动车辆行驶期间邻近的车身梁避开下部纵向连杆和上部纵向连杆的运动包络；
其中所述前束连杆具有相对于所述车轮支架的前部安装配置；和
其中所述上部纵向连杆在所述外倾连杆上方横向穿过。
方案10.方案9的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆大体相对于机动车辆横向布置。
方案11.方案10的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆相对于所述下部纵向连杆和上部纵向连杆是分离的。
方案12.方案11的分离式五连杆独立后悬架，其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆在远离所述车轮支架的方向上相互聚集到预定的虚构节点处。
附图说明
图1A为传统的五连杆独立后悬架的侧视图，示出了用于其上部纵向连杆和下部纵向连杆的车身梁偏移量。
图1B为图1A中传统的五连杆独立后悬架的俯视图。
图2A为根据本发明的分离式五连杆独立后悬架(IRS)的侧视图，示出了没有用于其上部纵向连杆和下部纵向连杆的车身梁偏移量。
图2B为图2A中分离式五连杆独立后悬架的俯视图。
图2C为图2A中纵向连杆的侧视图，示出了它们相关联的节点。
图3A为根据本发明的用于后轮驱动应用的分离式五连杆独立后悬架的立体图。
图3B为用于后轮驱动应用的车身梁的立体图。
图3C为根据本发明的与图3B中车身梁相匹配的分离式五连杆独立后悬架的立体图。
图4A为根据本发明的用于前轮驱动应用的分离式五连杆独立后悬架的立体图。
图4B为用于前轮驱动应用的车身梁的立体图。
图4C为根据本发明的与图4B中车身梁匹配的分离式五连杆独立后悬架的立体图。
具体实施方式
现在参考附图，图2A至4C描述了根据本发明的分离式五连杆独立后悬架(IRS)100的例子。
首先参考附图2A和2B，描述了分离式独立后悬架100的例子。具有连接衬套102a、102b的下部纵向连杆102和具有连接衬套104a、104b的上部纵向连杆104是纵向地布置的连杆系，其用来纵向定位车轮(未示出)并对牵引载荷和制动扭矩作出反应。具有连接衬套106a、106b的外倾连杆106和具有连接衬套108a、108b的前束连杆108以及具有连接衬套110a、110b(图3中可见)的弹簧连杆110提供车轮平面方位并对竖向和横向载荷作出反应。连杆系102、104、106、108和110通过它们各自的连接衬套在一端连接到车轮支架在另一端连接到悬架框架(参见如图3B和3C中的120和202以及图4B和4C中的120’和302)。还描述的弹簧112和滑柱114示出了它们相对于五连杆独立后悬架100的大致的空间相互关系。应注意只有下部纵向连杆和上部纵向连杆102、104通过在图2C中示出虚构的节点116彼此相关联，这有效地将纵向连杆聚集在预定优化的侧视摇臂长度和角度。根据本发明的一个方面，下部纵向连杆和上部纵向连杆102、104布置在车身梁118的外侧，因此允许悬架系统改进的载荷反应，以及车身梁结构和用于其他车辆部件(例如燃料、蓄电池和排气装置)的容纳空间的最优化。
比较图1A和1B中的现有技术的五连杆独立后悬架10和图2A和2B中的分离式五连杆独立后悬架100，可注意到前者将前方上部连杆系主要在横向方位上定位，其使连杆系的路径在纵向车身梁之下以致于要求车身梁偏移以便避开连杆系的运动包络，可注意到后者使主要在纵向方向上的纵向连杆横向地布置在纵向车身梁外侧以便车身梁本能地避开连杆系的运动包络，本发明在现有技术之上的有利变化包括：1)纵向连杆的平面图方位被向外转动以将上部前方连杆附件定位在车身梁外侧；2)纵向连杆转向节附件向后移动以最大化连杆长度同时最小化悬架着地印痕；3)使上部纵向连杆与上部横向连杆交叉以便从减振器的外侧经过；和4)纵向连杆向预定的虚构节点处(该节点是与横向连杆的节点不同的且分开的)的聚集包括最优的侧视摇臂长度和角度。
分离式五连杆独立后悬架100的布局将纵向连杆102、104定位成更多地位于纵向方向上，其中上部纵向连杆104的前方附件104a在车身梁118的外侧。分离式五连杆独立后悬架100分开或分离悬架连杆系对载荷的反应：三个横向连杆系106、108、110，形成车轮平面方位并对竖向和横向载荷作出反应；和两个纵向连杆系102、104纵向定位车轮并对牵引载荷和制动扭矩作出反应。考虑到纵向连杆102、104在车身梁的外侧并避开连杆系的运动包络，分离式五连杆独立后悬架100使得车身结构封装更有效，减少了悬架部件载荷，并最大化在后桥前方的车辆地板下方的封装空间。
现在参考图3A至4C，描述了分离式五连杆独立后悬架的应用实施例。
图3A描述的是使用分离式五连杆独立后悬架100、100’的后车轮驱动悬架应用，其中类似于图2A和2B中的那些的功能部件是相同的但现在是准备的。在这点上，前束连杆108’在后方安装；上部纵向连杆104’穿过外倾连杆106’下方；和弹簧112’在弹簧臂110’处布置在减振器114’上方。
图3B描述的是适用于与后车轮驱动悬架应用匹配的悬架框架202。
图3C示出了装配后的后车轮驱动悬架应用200。
图4A描述的是使用分离式五连杆独立后悬架100、100’的前车轮驱动悬架应用，其中类似于图2A和2B中的那些的功能部件是相同的但现在是准备好的。在这点上，前束连杆108”在前方安装；上部纵向连杆104”穿过外倾连杆106”上方；和弹簧112”直接布置在弹簧臂110”处。
图4B描述的是适用于与前车轮驱动悬架应用匹配的悬架框架302。
图4C示出了装配后的前车轮驱动悬架应用300。
例子Ｉ
“G载荷”对比是由大体类似于图2A和2B中100的分离式五连杆独立后悬架与大体类似于图1A和1B中10的传统式五连杆独立后悬架的比较来完成的，其中纵向连杆的方位是唯一不同的几何参数。两种结构都“调”到相似的运动学的且顺应的SDF性能。将结果制成如下表Ⅰ和Ⅱ。
表I
分离式五连杆独立后悬架几何参数
Figure BSA00000345642100091
表Ⅱ
传统的五连杆独立后悬架几何参数
Figure BSA00000345642100101
表Ⅲ
静态载荷最大拉紧左侧连杆轴向力(N)
Figure BSA00000345642100102
表IV
静载荷最大压缩左侧连杆轴向力(N)
Figure BSA00000345642100111
从上表中可以看出，与传统的五连杆独立后悬架相比，在分离式独立后悬架中纵向连杆的纵向方位减小了那些连杆50％至85％的最大轴向载荷。纵向连杆从横向连杆的“机械分离”也影响了横向连杆内产生的最大轴向载荷并减小了10％至50％的那些载荷。
对本发明所属领域的技术人员来说，以上描述的优选实施例易于改变或改进。这些改变或改进在不脱离本发明的范围内可以实施，这意味着仅仅由从属权利要求的范围所限制。

Claims (10)

1.一种分离式五连杆独立后悬架，其布置在邻近机动车辆的车身梁的后车轮角落处，包括：
车轮支架；
与所述车轮支架连接的外倾连杆；
与所述车轮支架连接的前束连杆；
与所述车轮支架连接的弹簧连杆；
与所述车轮支架连接的下部纵向连杆；和
与所述车轮支架连接的上部纵向连杆；
其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆大体相对于机动车辆纵向布置且布置在邻近的车身梁的外侧以便在机动车辆行驶期间邻近的车身梁避开下部纵向连杆和上部纵向连杆的运动包络。
2.权利要求1的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆大体相对于机动车辆横向布置。
3.权利要求2的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆相对于所述下部纵向连杆和上部纵向连杆是分离的。
4.权利要求3的分离式五连杆独立后悬架，其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆在远离所述车轮支架的方向上相互聚集到预定的虚构节点处。
5.一种用于后车轮驱动应用的分离式五连杆独立后悬架，其布置在邻近机动车辆的车身梁的后车轮角落处，包括：
车轮支架；
与所述车轮支架连接的外倾连杆；
与所述车轮支架连接的前束连杆；
与所述车轮支架连接的弹簧连杆；
与所述车轮支架连接的下部纵向连杆；和
与所述车轮支架连接的上部纵向连杆；
其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆大体相对于机动车辆纵向布置且布置在邻近的车身梁的外侧以便在机动车辆行驶期间邻近的车身梁避开下部纵向连杆和上部纵向连杆的运动包络；
其中所述前束连杆具有相对于所述车轮支架的后部安装配置；和
其中所述上部纵向连杆在所述外倾连杆下方横向穿过。
6.权利要求5的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆大体相对于机动车辆横向布置。
7.权利要求6的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆相对于所述下部纵向连杆和上部纵向连杆是分离的。
8.权利要求7的分离式五连杆独立后悬架，其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆在远离所述车轮支架的方向上相互聚集到预定的虚构节点处。
9.一种用于前车轮驱动应用的分离式五连杆独立后悬架，其布置在邻近机动车辆的车身梁的后车轮角落处，包括：
车轮支架；
与所述车轮支架连接的外倾连杆；
与所述车轮支架连接的前束连杆；
与所述车轮支架连接的弹簧连杆；
与所述车轮支架连接的下部纵向连杆；和
与所述车轮支架连接的上部纵向连杆；
其中所述下部纵向连杆和上部纵向连杆大体相对于机动车辆纵向布置且布置在邻近的车身梁的外侧以便在机动车辆行驶期间邻近的车身梁避开下部纵向连杆和上部纵向连杆的运动包络；
其中所述前束连杆具有相对于所述车轮支架的前部安装配置；和
其中所述上部纵向连杆在所述外倾连杆上方横向穿过。
10.权利要求9的分离式五连杆独立后悬架，其中所述外倾连杆、所述前束连杆和所述弹簧连杆大体相对于机动车辆横向布置。
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