CN102781723B - 其四杆联接悬架系统具有改进的侧倾特性的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆和用于改进该车辆的侧倾特性的方法。该车辆包括轮轴、簧载质量、第一控制臂、第二控制臂、第三控制臂、第一可枢转联接部、第二可枢转联接部、第三可枢转联接部和第四可枢转联接部。该第一控制臂、第二控制臂、第一可枢转联接部、第二可枢转联接部、第三可枢转联接部和第四可枢转联接部的抗扭刚度均基本等于或大于轮轴的抗扭刚度，由此，所述轮轴在簧载质量的侧倾行为期间弯曲并扭曲，以限制侧倾量。

Description

其四杆联接悬架系统具有改进的侧倾特性的车辆
技术领域
本发明涉及一种具有四杆联接悬架系统的车辆，该四杆联接悬架系统具有改进的侧倾特性。
背景技术
车辆通常设有悬架系统，悬架系统使簧载质量与非簧载质量隔离开，该簧载质量即由悬架系统支撑的部件，该非簧载质量例如包括悬架系统、车轮和轮轴。悬架系统通常包括弹簧，有时还包括用作簧载质量和非簧载质量之间的交界点的阻尼器。这些弹簧和阻尼器赋予悬架系统一定程度的挠性，以衰减冲击并将簧载质量与车辆行进时由非簧载质量产生或遭遇的振动、颠簸和道路不规则性相隔离。
虽然为了提供舒适的乘坐而希望悬架系统具有由弹簧和阻尼器赋予的挠性特性，但使用这些弹簧和阻尼器通常会对车辆的操纵有不利影响。例如，在转弯或转向期间，车辆的簧载质量可能绕车架的纵向轴线倾斜或侧倾。尽管例如希望通过加劲上述弹簧而加劲该悬架系统以增加簧载质量的平均侧倾刚度，但这将对悬架系统衰减冲击以及使簧载质量与振动、颠簸及道路不规则性相隔离的能力造成不利影响。
提高侧倾刚度的另一种方法是利用稳定器杆。稳定器杆通常安装到车架和轮轴的两个相反端或者安装到相对的悬架控制臂，所述悬架控制臂连接到轮轴的两个相反端。在侧倾行为期间，当簧载质量试图侧倾时，稳定器杆会抑制该侧倾运动。当这种情况发生时，扭力被施加到稳定器杆，这导致稳定器杆弯曲并扭曲。稳定器杆被设计成具有足以承受这种弯曲和扭曲运动的扭转弹性，并具有足以抑制侧倾运动的刚度。有利地，稳定器杆通常被设计和定位成使得：实际发生的任何弯曲和扭曲均被转化成绕如下轴线的弯曲和扭曲运动，该轴线大致横向于发生侧倾时所围绕的轴线，由此，这种弯曲和扭曲实质上不会促进车辆侧倾。
提高侧倾特性的又一种方法是以类似于稳定器杆的方式使用轮轴。特别地，悬架控制臂可以经由可枢转联接部以可枢转方式连接到车架，例如连接到车架的吊架，并且刚性地连接到轮轴，从而在非侧倾行为行驶状况期间，轮轴和控制臂之间不发生相对运动。因此，在非侧倾行为行驶状况期间，控制臂和轮轴绕所述可枢转联接部枢转，并且，所述控制臂的固定安装的部分响应于车辆行进时由非簧载质量产生或遭遇的振动、颠簸和道路不规则性而随着轮轴上下移动。
然而，在侧倾行为期间，当簧载质量试图侧倾时，轮轴会抑制该侧倾运动。特别地，在侧倾行为期间，扭力被施加到控制臂，控制臂则向轮轴施加扭力，这又导致轮轴弯曲并扭曲。以此方式使用的轮轴被设计成具有足以承受这种弯曲和扭曲运动的扭转弹性，并具有足以抑制侧倾运动的抗扭刚度。有利地，由于这种弯曲和扭曲运动是围绕轮轴轴线的，该轴线大致横向于侧倾发生时所围绕的轴线，所以，这种弯曲和扭曲实质上不会促进车辆侧倾。以这种方式，无论是与稳定器杆相结合使用来提供辅助的侧倾控制，还是在稳定器杆不存在的情况下使用，轮轴自身均能够增加侧倾刚度。特别地，对于重型挂车和诸如卡车牵引车、水泥卡车和自卸式卡车的车辆来说，提供这种侧倾控制或辅助侧倾控制的能力可以证明是非常理想的。
如上文所述，采用了轮轴弯曲和扭曲来限制簧载质量侧倾的、先前已知的系统使得必需将控制臂固定连接到轮轴，而不是将控制臂以可枢转方式连接轮轴。然而，相对于包括以可枢转方式与车架及轮轴连接的控制臂的四杆联接悬架系统来说，这种布置结构在车辆操纵的某些方面产生了缺陷。因此，撇开侧倾控制不谈，从车辆操纵的观点出发，采用四杆联接型悬架系统通常是优选的。作为一个实例，本领域普通技术人员将会理解，四杆联接型悬架系统通常提供了改进的扭矩反应并在轮轴在非侧倾行为行驶状况期间上下移动时提供了轮轴相对于车架的、改进的纵向定位。然而，先前已知的四杆联接悬架系统具有如下缺陷：它们未利用轮轴弯曲和扭曲来提供侧倾控制或辅助侧倾控制。
例如，美国专利No.5,649,719示出一种四杆联接布置结构，该四杆联接布置结构包括以可枢转方式安装到车架和轮轴的下部控制臂以及以可枢转方式安装到车架和轮轴的上部控制臂。尽管希望将轮轴用于侧倾控制或者辅助侧倾控制，但由于各种原因，诸如美国专利No.5,649,719所示的布置结构和各种其它类型的四杆联接悬架系统迄今已经被证明不能产生轮轴弯曲和扭曲来提供侧倾控制。
本发明涉及一种具有四杆联接悬架系统的车辆，该四杆联接悬架系统具有改进的侧倾特性。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种车辆包括轮轴、簧载质量、第一控制臂、第二控制臂、第三控制臂、第一可枢转联接部、第二可枢转联接部、第三可枢转联接部以及第四可枢转联接部。所述轮轴具有抗扭刚度以及第一端和第二端。所述簧载质量包括车架并安装到轮轴，从而所述簧载质量能够相对于轮轴侧倾。所述第一控制臂具有抗扭刚度并使所述轮轴的第一端在纵向方向上相对于所述车架定位。所述第二控制臂具有抗扭刚度并使所述轮轴的第二端在纵向方向上相对于所述车架定位。所述第三控制臂使所述轮轴在横向方向上相对于所述车架定位。所述第一可枢转联接部将第一控制臂以可枢转方式连接到轮轴的第一端并具有抗扭刚度。所述第二可枢转联接部将第一控制臂以可枢转方式连接到车架并具有抗扭刚度。所述第三可枢转联接部将第二控制臂以可枢转方式连接到轮轴的第二端并具有抗扭刚度。所述第四可枢转联接部将第二控制臂以可枢转方式连接到车架并具有抗扭刚度。所述第一控制臂、第二控制臂、第一可枢转联接部、第二可枢转联接部、第三可枢转联接部和第四可枢转联接部的抗扭刚度均基本等于或大于轮轴的抗扭刚度，由此，所述轮轴在簧载质量的侧倾行为期间弯曲并扭曲，以限制侧倾量。
根据本发明的另一方面，用于改进车辆的侧倾特性的方法包括以下步骤：提供轮轴，该轮轴具有抗扭刚度以及第一端和第二端；提供簧载质量，该簧载质量包括车架并安装到轮轴，从而该簧载质量能够相对于轮轴侧倾；提供第一控制臂，该第一控制臂具有抗扭刚度并使所述轮轴的第一端在纵向方向上相对于车架定位；提供第二控制臂，该第二控制臂具有抗扭刚度并使所述轮轴的第二端在纵向方向上相对于车架定位；提供第三控制臂，该第三控制臂使所述轮轴在横向方向上相对于车架定位；提供第一可枢转联接部，该第一可枢转联接部将第一控制臂以可枢转方式连接到轮轴的第一端并具有抗扭刚度；提供第二可枢转联接部，该第二可枢转联接部将第一控制臂以可枢转方式连接到车架并具有抗扭刚度；提供第三可枢转联接部，该第三可枢转联接部将第二控制臂以可枢转方式连接到轮轴的第二端并具有抗扭刚度；提供第四可枢转联接部，该第四可枢转联接部将第二控制臂以可枢转方式连接到车架并具有抗扭刚度；以及，将所述第一控制臂、第二控制臂、第一可枢转联接部、第二可枢转联接部、第三可枢转联接部和第四可枢转联接部的抗扭刚度均选择为基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度，由此，轮轴在簧载质量的侧倾行为期间弯曲并扭曲，以限制侧倾量。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的一侧的透视图。
图2示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的、与图1所示的那一侧相反的一侧的透视图。
图3示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的底视图。
图4示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的侧视图。
图5示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的、与图4所示的侧视图相反的一侧的侧视图。
图6示出了根据实施例的四杆联接悬架系统的顶视图。
图7A示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的第一控制臂。
图7B示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的第五控制臂。
图8A示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的第二控制臂。
图8B示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的第四控制臂。
图9A示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的第三控制臂。
图9B示出了根据本发明实施例的四杆联接悬架系统的第六控制臂。
图10示出了在非侧倾行为期间、杆轴与四杆联接悬架系统的控制臂的缩短的支承表面之间的关系。
图11示出了在侧倾行为期间、杆轴与四杆联接悬架系统的控制臂的缩短的支承表面之间的关系。
图12示出了在侧倾行为期间、杆轴与本发明实施例中的四杆联接悬架系统的控制臂的延长的支承表面的之间的关系。
图13描绘了多个立方图，示出了作为以下变量的函数的、以N·m/°为单位取得的平均侧倾刚度：第一、第二、第四控制臂和第五控制臂的抗扭刚度、在用于将第一、第二、第四控制臂和第五控制臂以可枢转方式连接到轮轴和车架的可枢转联接部中使用的轴套的硬度、在用于将第三控制臂和第六控制臂以可枢转方式连接到轮轴的可枢转联接部中的球形联接部或轴套的使用、以及在用于将第一、第二、第四控制臂和第五控制臂以可枢转方式连接到轮轴和车架的可枢转联接部中使用的支承表面的长度。
图14示出了图13中建模的各个变量之间的2阶关系建模。
图15描绘了一个直方图，示意了在图13中建模的各个变量的被标准化的影响值。
图16示出了根据本发明的可替代实施例的悬架系统的示意图。
图17示出了下部控制臂的可替代实施例。
具体实施方式
图1至图6描绘了根据本发明一个实施例的四杆联接悬架系统10。根据本实施例的一个方面，悬架系统10被构造成用于将第一轮轴80和第二轮轴81安装到车辆的车架100，该车辆例如是牵引车挂车组合体，但不限于此。根据本实施例的另一方面，悬架系统10被构造成支撑该车辆的簧载质量11，该簧载质量11例如包括但不限于：车架100和车身（未示出）以及由悬挂系统10支撑的部件。根据本实施例的又一方面，悬架系统10被构造成衰减由于非簧载质量12产生或遭遇的振动、颠簸和道路不规则性而施加到车辆的簧载质量11上的冲击，该非簧载质量12例如包括但不限于：轮轴80、81；车轮（未示出）；和悬架系统10。根据本实施例的又一方面，悬架系统10被构造成增加该车辆的簧载质量11的平均侧倾刚度。
如图1和图2所示，悬架系统10可以包括多个阻尼器（如附图标记110处），在本实施例中，这些阻尼器可以是重载型的冲击吸收器。本领域的普通技术人员将会理解，这些阻尼器110衰减了由于该车辆的非簧载质量12产生或遭遇的振动、颠簸或道路不规则性而施加到车辆的簧载质量11上的冲击。
图1和图2中还示出了：悬架系统10还可以包括弹簧111，该弹簧111可以采用各种形式，包括如图所示的气囊（airbladder）形式的空气弹簧。根据本实施例的一个方面，弹簧111支撑该车辆的簧载质量11。根据本实施例的另一方面，弹簧111减小了由于车辆的非簧载质量12产生或遭遇的振动、颠簸或道路不规则性而施加到车辆的簧载质量11上的冲击。根据本实施例的又一方面，例如，弹簧111可通过连接到车辆的气压源（未示出）而用于调节该车辆的行驶高度。
虽然本实施例被示出为具有阻尼器110和弹簧111，但本领域普通技术人员将会理解，有多种方式来衰减和减小施加到簧载质量11上的冲击，并且，上述布置结构仅作为本发明范围内的多个实例之一而提供。
例如，如图1、2和图6所示，悬架系统10还可以包括一个或多个稳定器杆（如附图130、131处）。根据本实施例的一个方面，稳定器杆130、131以可枢转方式连接到车架100，且优选连接到第一车架构件100a和第二车架构件100b，该第一车架构件100a和第二车架构件100b横向于轮轴80、81且大致沿着车架100的整个长度延伸。根据本实施例的另一方面，稳定器杆130、131以可枢转方式连接到各个轮轴80、81，且优选连接到轮轴80、81的端部80a、80b、81a、81b。在替代实施例中，稳定器杆130、131也可连接到控制臂20、30、40和50。虽然本实施例被示出为具有稳定器杆130、131，但在替代实施例中，稳定器杆130、131之一或这两者也可以不存在。本领域普通技术人员将会理解，可以利用各种类型的稳定器杆来提高簧载质量11的侧倾刚度，并且，所图示的这种布置结构仅是本发明范围内的多种布置结构之一。
如图1至图4所示，悬架系统10优选设置有第一控制臂20和第二控制臂30、第四控制臂40和第五控制臂50、以及第三控制臂60和第六控制臂70。如图3所示，根据本实施例的一个方面，设置有至少一个可枢转联接部13以将每个控制臂20、30、40、50与轮轴80或81连接，并且设置有至少一个可枢转联接部14以将每个控制臂20、30、40、50与车架100连接。如图3和图6所示，根据本实施例的另一方面，设置有至少一个可枢转联接部15以将每个控制臂60、70与轮轴80或81连接，并且设置有至少一个（优选为两个）可枢转联接部16，以将每个控制臂60、70与车架100连接。虽然本实施例描绘了在附图标记13、14和16处的回旋式可枢转联接部以及在附图标记15处的球形联接部，但本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内存在多种能够提供可枢转联接部的布置结构。
如图1、3和图4最好地示出的，在本实施例中，第一控制臂20被示出为细长构件。第一控制臂20使轮轴80的第一端80a在纵向方向上相对于车架100定位。如图所示，第一控制臂20大致横向于第一轮轴80延伸。根据本实施例的一个方面，第一控制臂20设置有第一部分21，该第一部分21被构造成将第一控制臂20以可枢转方式连接到第一轮轴80的第一端80a。根据本实施例的另一方面，第一控制臂20的第一部分21被构造成与第一轮轴80的第一端80a一起移动。作为示例，如果第一轮轴80的第一端80a向上运动，则第一控制臂20的第一部分21将与第一轮轴80的第一端80a一起向上移动。同样，如果该轮轴的第一端80a向下运动，则该控制臂20的第一部分21将与第一轮轴80的第一端80a一起向下移动。
如图1、3和图4所示，第一控制臂20的第一部分21以可枢转方式连接到第一轮轴80的第一端80a。本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，可以利用多种布置结构来提供第一控制臂20与第一轮轴80的第一端80a之间的可枢转联接部13，并且，在所图示的本实施例中示出的布置结构仅是本发明范围内的一种可能的布置结构的实例。
在所示的本实施例中，第一部分21优选经由安装支架82以可枢转方式与第一轮轴80连接。如图所示，该安装支架82例如可以通过紧固件、焊接或任何其他适当的手段而固定连接到第一轮轴80的第一端80a，但其不限于此。还示出的是：支架82可以固定连接到第一轮轴80的第一端80a的下侧。
如图3中最好地示出的，该支架82可以固定杆轴86，该杆轴86包括装配在第一控制臂20的第一部分21的大致圆柱形支承表面22（图7A）内的大致圆柱形部分。如图7A所示，在本实施例中，支承表面22限定了优选用于容纳大致圆柱形轴套23的孔，轴套23则容纳杆轴86的大致圆柱形部分。本领域普通技术人员将会理解，当第一轮轴80的第一端80a例如响应于车辆正行驶的路面上的不规则性而上下移动时，支承表面22和轴套23将绕杆轴86的大致圆柱形部分枢转。
根据本实施例的另一方面，第一控制臂20设置有第二部分25，该第二部分25被构造成将第一控制臂20以可枢转方式连接到车架100。如图3和图4中最好地示出的，第一控制臂20的第二部分25以可枢转方式与第一车架吊架101连接，该第一车架吊架101从车架100的第一车架构件100a向下延伸。本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，可以利用多种布置结构来提供第一控制臂20与车架100之间的可枢转联接部14，并且，在所图示的本实施例中示出的布置结构仅是本发明范围内的一种可能的布置结构的实例。
在所示的本实施例中，第二部分25优选经由杆轴87以可枢转方式连接到车架100。在本实施例中，杆轴87包括装配在第一控制臂20的第二部分25的大致圆柱形支承表面26（图7A）内的大致圆柱形部分。如图7A所示，在本实施例中，支承表面26限定了优选用于容纳大致圆柱形轴套27的孔，轴套27则容纳杆轴87的大致圆柱形部分。本领域普通技术人员将会理解，当第一轮轴80的第一端80a例如响应于车辆正行驶的路面上的不规则性而上下移动时，支承表面26和轴套27将绕杆轴87的大致圆柱形部分枢转。
如图7A所示，第一控制臂20优选还可以包括阻尼器安装部28和气囊安装部29。如图所示，在本实施例中，阻尼器安装部28和气囊安装部29位于第一控制臂20的与第二部分25大致相反的端部处。
现在转向图2、3和图5，在本实施例中，第二控制臂30被示出为细长构件。如图所示，第二控制臂30是第一控制臂20的镜像。第二控制臂30使轮轴80的第二端80b在纵向方向上相对于车架100定位。如图所示，第二控制臂30大致横向于第一轮轴80延伸。
根据本实施例的一个方面，第二控制臂30设置有第一部分31，该第一部分31被构造成将第二控制臂30以可枢转方式连接到第一轮轴80的第二端80b。根据本实施例的另一方面，第二控制臂30的第一部分31被构造成与第一轮轴80的第二端80b一起移动。作为示例，如果第一轮轴80的第二端80b向上运动，则第二控制臂30的第一部分31将随着第一轮轴80的第二端80b向上移动。同样，如果该轮轴的第二端80b向下运动，则第二控制臂30的第一部分31将随着第一轮轴80的第二端80b向下移动。
如图2、3和图5所示，第二控制臂30的第一部分31以可枢转方式连接到第一轮轴80的第二端80b。本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，可以利用多种布置结构来提供第二控制臂30与第一轮轴80的第二端80b之间的可枢转联接部13，并且，在所图示的本实施例中示出的布置结构仅是本发明范围内的一种可能的布置结构的实例。
在所示的本实施例中，第一部分31优选经由安装支架83以可枢转方式连接到第一轮轴80。如图所示，该安装支架83例如可以通过紧固件、焊接或任何其他适当的手段而固定连接到第一轮轴80的第二端80b，但其不限于此。如图所示，支架83可以固定连接到第一轮轴80的第二端80b的下侧。
如图3中最好地示出的，支架83可以固定杆轴88，该杆轴88包括装配在第二控制臂30的第一部分31的大致圆柱形支承表面32（图8A）内的大致圆柱形部分。如图8A所示，在本实施例中，支承表面32限定了优选用于容纳大致圆柱形轴套33的孔，轴套33则容纳杆轴88的大致圆柱形部分。本领域普通技术人员将会理解，当第一轮轴80的第二端80b例如响应于车辆正行驶的路面上的不规则性而上下移动时，支承表面32和轴套33将绕杆轴88的大致圆柱形部分枢转。
根据本实施例的另一方面，第二控制臂30设置有第二部分35，该第二部分35被构造成将第二控制臂30以可枢转方式连接到车架100。如图3和图5中最好地示出的，第二控制臂30的第二部分35以可枢转方式连接到第二车架吊架102，该第二车架吊架102从车架100的第二车架构件100b向下延伸。本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，可以提供多种布置结构来提供第二控制臂30与车架100之间的可枢转联接部14，并且，在所图示的本实施例中示出的布置结构仅是本发明范围内的一种可能的布置结构的实例。
在所示的本实施例中，第二部分35优选经由杆轴89以可枢转方式连接到车架100，该杆轴89固定到第二车架吊架102。在本实施例中，杆轴89包括装配在第二控制臂30的第二部分35的大致圆柱形支承表面36（图8A）内的大致圆柱形部分。如图8A所示，在本实施例中，支承表面36限定了优选用于容纳大致圆柱形轴套37的孔，轴套37则容纳杆轴89的大致圆柱形部分。本领域普通技术人员将会理解，当第一轮轴80的第二端80b例如响应于车辆正行驶的路面上的不规则性而上下移动时，支承表面36和轴套37将绕杆轴89的大致圆柱形部分枢转。
如图8A所示，第二控制臂30优选还可以包括阻尼器安装部38和气囊安装部39。如图所示，在本实施例中，阻尼器安装部38和气囊安装部39位于第二控制臂30的与第二部分35大致相反的端部处。
现在转向图1、2、3和图6，示出了第三控制臂60。第三控制臂60使轮轴80在横向方向上相对于车架100定位。在本实施例中，第三控制臂60被示出为大致V形构件。
根据本实施例的一个方面，第三控制臂60设置有第一部分61，该第一部分61被构造成将第三控制臂60连接到第一轮轴80。根据本实施例的另一方面，第一部分61被构造成与第一轮轴80一起移动。作为示例，第三控制臂60可以位于第一控制臂20和第二控制臂30各自安装到第一轮轴80处的位置之间，但其不限于此。在本实施例中，第一部分61被示出安装到第一轮轴80的大致居中部分80c处。如果第一轮轴80向上运动，则第三控制臂60的第一部分61将随着第一轮轴80向上移动。同样，如果第一轮轴80向下运动，则第三控制臂60的第一部分61将随着第一轮轴80向下移动。
根据本实施例的一个方面，优选安装该第一部分61，使得第三控制臂60限制第一轮轴80的横向运动。根据本实施例的另一方面，优选安装该第一部分61，使得第三控制臂60限制第一控制臂20和第二控制臂30的横向运动。在本实施例中，该第一部分61被示出以可枢转方式安装到第一轮轴80。本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，可以提供多种布置结构来将第三控制臂60的第一部分61以可枢转方式连接到第一轮轴80，并且，在所图示的本实施例中示出的布置结构仅是本发明范围内的一种可能的布置结构的实例。
如图6中最好地示出的，在本实施例中，第一部分61以可枢转方式安装到第一差速箱（differentialhousing）110，该第一差速箱110设置在第一轮轴80的大致居中部分80c上。如图9A所示，在本实施例中，第三控制臂60的第一部分61设置有球形联接部62，如图6所示，该球形联接部62以可枢转方式安装到设置在第一轮轴80的大致居中部分80c上的第一差速箱110。
如图6中最好地示出的，第三控制臂60的第二部分63和第三部分64从第三控制臂60的第一部分61延伸。在本实施例中，该第二部分63和第三部分64是从第一部分61大致对称地延伸的细长构件，以提供大致V形的第三控制臂60。
根据本实施例的一个方面，第二部分63和第三部分64被构造成将第三控制臂60连接到车架100。如图6所示，在本实施例中，第二部分63和第三部分64经由各自的车架支架103、104以可枢转方式安装到相应的第一车架构件100a和第二车架构件100b。本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，可以提供多种布置结构来将第二部分63和第三部分64以可枢转方式连接到车架100，并且，在所图示的本实施例中示出的布置结构仅是本发明范围内的一种可能的布置结构的实例。
如图6所示，在所示的本实施例中，第二部分63和第三部分64经由杆轴69以可枢转方式连接到车架，该杆轴69固定到支架103、104。在本实施例中，杆轴69包括装配在第三控制臂60的第二部分63和第三部分64各自的大致圆柱形支承表面65、66（图9A）内的大致圆柱形部分。如图9A所示，在本实施例中，支承表面65、66限定了优选用于容纳大致圆柱形轴套67、68的孔，轴套67、68则容纳杆轴69的大致圆柱形部分。本领域普通技术人员将会理解，当第一轮轴80例如响应于车辆正行驶的路面上的不规则性而上下移动时，该支承表面65、66和轴套67、68将绕杆轴69的大致圆柱形部分枢转。
现在转向图1、3和图4，在本实施例中，第四控制臂40被示出为细长构件。第四控制臂40使轮轴81的第一端81a在纵向方向上相对于车架100定位。如图所示，第四控制臂40大致横向于第二轮轴81延伸。
第四控制臂40优选是第一控制臂20的镜像且优选与第二控制臂30相同。如图所示，第四控制臂40从第一车架吊架101、沿着与第一控制臂20相反的方向延伸，并且以与第一控制臂20连接到第一轮轴80类似的方式连接到第二轮轴81。因此，本领域普通技术人员将会理解，在关于第四控制臂40而图示时所描绘的第一部分41、安装支架84、杆轴90、支承表面42、轴套43、第二部分45、杆轴91、支承表面46、轴套47、阻尼器安装部48、气囊安装部49分别大致对应于针对第一控制臂20而描述的第一部分21、安装支架82、杆轴86、支承表面22、轴套23、第二部分25、杆轴87、支承表面26、轴套27、阻尼器安装部28、气囊安装部29。
现在转向图2、3和图5，在本实施例中，第五控制臂50被示为细长构件。第五控制臂50使轮轴81的第二端81b在纵向方向上相对于车架100定位。如图所示，第五控制臂50大致横向于第二轮轴81延伸。
第五控制臂50优选是第二控制臂30和第四控制臂40的镜像，且优选与第一控制臂20相同。如图所示，第五控制臂50从第二车架吊架102、沿着与第二控制臂40相反的方向延伸，并且以与第二控制臂40连接到第一轮轴80类似的方式连接到第二轮轴81。因此，本领域普通技术人员将会理解，在关于第五控制臂50而图示时所描绘的第一部分51、安装支架85、杆轴92、支承表面52、轴套53、第二部分55、杆轴93、支承表面56、轴套57、阻尼器安装部58、气囊安装部59分别大致对应于针对第二控制臂30而描述的第一部分31、安装支架83、杆轴88、支承表面32、轴套33、第二部分35、杆轴89、支承表面36、轴套37、阻尼器安装部38、气囊安装部39。
现在转向图1、2、3和图6，示出了第六控制臂70。第六控制臂70使轮轴81在横向方向上相对于车架100定位。在本实施例中，第六控制臂70被示出为大致V形构件。如图所示，第六控制臂70从车架支架103、104沿着与第三控制臂60大致相反的方向延伸，并以与第三控制臂60连接到第一轮轴80类似的方式连接到第二轮轴81。因此，本领域普通技术人员将会理解，如关于第六控制臂70而图示时所描绘的第一部分71、大致居中部分81c、球形联接部72、差速箱111、第二部分73、第三部分74、杆轴79、大致圆柱形支承表面75、76、和大致圆柱形轴套77、78分别大致对应于针对第三控制臂60而描述的第一部分61、大致居中部分80c、球形联接部62、差速箱110、第二部分63、第三部分64、杆轴69、大致圆柱形支承表面65、66、和大致圆柱形轴套67、68。
有利地，本实施例的控制臂20、30、40和50被构造成：例如在转向或者转弯期间增加所述簧载质量11的平均侧倾刚度。本领域普通技术人员将会理解，在转弯操作期间，车辆的簧载质量11趋向于倾斜或侧倾。本领域普通技术人员还将理解，迄今为止，稳定器杆（例如稳定器杆130、131）已经是所采用的惯用装置，以在允许舒适的乘坐（即，不要求加劲悬架弹簧）的同时增加平均侧倾刚度。有利地，本实施例提供了进一步增强的侧倾控制水平。此外，即使在稳定器杆130、131不存在的情况下，也可利用本实施例的原理而在允许舒适的乘坐（即，不要求加劲悬架弹簧）的同时实现显著改进的侧倾控制水平。
本领域普通技术人员将会理解，在侧倾行为期间，车架100的一侧被朝着车辆正行驶的路面向下推压（urge）。本领域普通技术人员还将理解，在侧倾行为期间，车架100的另一相反侧趋向于远离车辆正行驶的路面被推压向上。例如，第二车架构件100b可能移动到更靠近地面，而第一车架构件100a可能移动到更远离地面。当这种情况发生时，在车架100的被向下推压的一侧，悬架弹簧（例如阻尼器110和空气弹簧111）由于所施加的力的增大而趋向于压缩，而车架100的相反的另一侧的悬架弹簧由于所施加的力减小而趋向于伸长或伸展。出于例示的目的，假设车辆正行驶的地面是水平而平坦的，当上述情况发生时，车架100不再处于平行于地面延伸的平面内。因此，当车架100从一侧向另一侧倾斜或侧倾时，车架100相对于地面成一定角度地延伸。当这种情况发生时，固定地且刚性地附接到各个车架构件100a、100b的车架吊架101、102同样与车架100的其余部分一起以类似的方式移动。
现在转向图12，当包括车架吊架101、102的车架100侧倾时，以可枢转方式安装上述控制臂20、30、40、50的第二部分25、35、45、55的杆轴87、89、91、93（图3）也侧倾。虽然图12仅示出了杆轴87和第一控制臂20的第二部分25，但本领域普通技术人员将会理解，杆轴89、91、93在各个控制臂30、40、50上分别相对于第二部分35、45、55以类似的方式起作用。当这种情况发生时，杆轴87、89、91、93最终向控制臂20、30、40、50的第二部分25、35、45、55施加扭转力。在先前已知的四杆联接悬架布置结构中，虽然下部控制臂具有足以承受轴向载荷的刚度和强度，但迄今为止，这种下部控制臂尚不具有足以抵抗所施加的这种扭矩力的刚度或强度。因此，在先前已知的布置结构中，控制臂将会响应于该扭转力的施加而弯曲并扭曲。围绕控制臂20、30、40和50的纵向轴线的扭转弯曲和扭曲是不希望的，因为这趋向于促进侧倾。
有利地，与先前已知的布置结构不同的是，本实施例的控制臂20、30、40、50具有增加的抗扭刚度或扭转刚性。该抗扭刚度或扭转刚性的大小可以通过实验分析来确立，并且它将取决于所遭受的力，该力又将取决于车辆类型、重量、悬架弹簧的弹簧刚度、车速和多种其它因素。因此，如关于本实施例所描述的，当杆轴87、89、91、93相对于地面成角度地侧倾或沿轴向移位时，具有增加的抗扭刚度的控制臂20、30、40和50足够稳固，以抵抗并限制杆轴87、89、91、93可能经受的侧倾量或轴向位移量。
当这种情况发生时，由杆轴87、89、91、93施加到控制臂20、30、40、50的扭转力最终以与图12所示的类似但相反的方式传递到轮轴80、81，即，控制臂20、30、40和50的第一部分21、31、41、51向轮轴80、81施加扭矩。例如，在所示的本实施例中，第一控制臂20的第一部分21上的支承表面22和轴套23可以向杆轴86施加扭矩，该轴套23以可枢转方式安装到杆轴86。杆轴86则可以将扭矩传递到支架82，支架82则可以将扭矩传递到第一轮轴80的第一端80a。本领域普通技术人员将会理解，扭矩将经由各个控制臂30、40和50而以类似的方式被施加到第一轮轴80的第二端80b、第二轮轴81的第一端81a和第二轮轴81的第二端81b。当该扭转力最终施加到第一轮轴80和第二轮轴81时，轮轴80、81可以绕它们各自的轴线弯曲并扭曲。作为示例，第一端80a、81a可以沿第一方向、例如围绕第一轮轴80和第二轮轴80的纵向轴线顺时针或逆时针地弯曲并扭曲，而第二端80b、81b可以沿着与此相反的方向弯曲并扭曲。
有利地，由于该扭转力被吸收为围绕轮轴80、81的纵向轴线发生的弯曲和扭曲运动，并且由于所述纵向轴线大致横向于控制臂20、30、40、50的纵向轴线且大致横向于车架100在侧倾行为期间倾斜时所围绕的轴线延伸，所以，这种弯曲和扭曲运动并不像先前已知的布置结构中所发生的、在控制臂20、30、40、50绕它们的纵向轴线弯曲和扭曲的情形中那样实质上促进侧倾行为的发生。因此，与控制臂20、30、40和50的弯曲和扭曲运动不同，轮轴80、81经历的弯曲和扭曲运动实质上不会促进侧倾行为。因此，轮轴80、81在效果上以与稳定器杆类似的方式起作用。
本领域普通技术人员将会理解，第一控制臂20、轮轴80、第三控制臂60和车架100用作一个四杆联接机构。本领域普通技术人员将会理解，第二控制臂30、轮轴80、第三控制臂60和车架100用作另一个四杆联接机构。本领域普通技术人员将会理解，第四控制臂40、轮轴81、第六控制臂70和车架100用作再一个四杆联接机构。本领域普通技术人员将会理解，第五控制臂50、轮轴81、第六控制臂70和车架100用作又一个四杆联接机构。
因此，在上述四杆系统中的每个联接件的刚度代表了侧倾行为期间产生的力可能以促进侧倾行为或类侧倾行为的方式、在四杆联接系统中造成非期望的弯曲或扭曲的点。然而，一般而言，在四杆悬架系统中，包括纵梁和吊架的车架已经具有足以抵抗如下这些力的刚度：所述力包括可能以允许侧倾行为或类侧倾行为的方式造成车架扭曲或弯曲的扭转力和弯曲力。类似于先前已知的四杆系统，在本实施例中，车架100也优选具有足以抵抗如下这些力的抗扭刚度：所述力包括可能以允许侧倾行为或类似侧倾行为的方式造成扭曲或弯曲的扭转力和弯曲力。特别地，车架100优选具有比控制臂20、30、40和50的抗扭刚度大的抗扭刚度。
然而，在先前已知的布置结构中，下部控制臂已经表现为这种四杆联接系统中的最弱联接件，并且围绕这些下部控制臂的纵向轴线发生的弯曲和扭曲促进了侧倾行为。此外，这些下部控制臂的可枢转联接部处的任何轴套压缩或弯曲/扭曲也促进了侧倾行为。
通过提供控制臂20、30、40、50和可枢转联接部13、14，本实施例提供了该问题的解决方案，所述控制臂20、30、40、50和可枢转联接部13、14的抗扭刚度大于或基本等于轮轴80、81的抗扭刚度。在控制臂20、30、40、50和可枢转联接部13、14的抗扭刚度大于轮轴80、81的抗扭刚度的实施例中，如前文所述，轮轴80、81将会在抵抗在侧倾行为期间产生的力的同时弯曲并扭曲。这可能使得必须提供与通常采用的轮轴相比具有足够的更高抗扭刚度的轮轴80、81或提供更有弹性的轮轴，这可能会增加成本。为了产生这种弯曲和扭曲，这又使得必须使用与轮轴80、81相比具有更高抗扭刚度的控制臂20、30、40、50，这又将进一步增加成本。
虽然前述布置结构也在本发明的范围内，但在一个优选实施例中，控制臂20、30、40、50和可枢转联接部13、14的抗扭刚度基本等于轮轴80、81的抗扭刚度。根据本优选实施例的一个方面，控制臂20、30、40、50将绕它们的纵向轴线弯曲并扭曲，并且轮轴80、81将围绕它们的纵向轴线弯曲并扭曲。虽然控制臂20、30、40、50和可枢转联接部13、14的这种弯曲和扭曲将促进侧倾，但这种实施例的系统在某个程度上提供了一定的益处，因为在侧倾行为期间产生的力的一部分将因为该弯曲和扭曲而被轮轴80、81吸收。此布置结构又允许使用抗扭刚度较低的轮轴80、81和抗扭刚度较低的控制臂20、30、40、50和可枢转联接部13、14，这又可以在仍然提供显著增强的侧倾特性的同时使成本较低。
图13以立方图A、B、C和D的形式示出了抗扭刚度相对较高的控制臂20、30、40、50和可枢转联接部13、14的使用对于车辆侧倾的影响。如图所示，立方图A和B提供了根据多个变量而取得的平均侧倾刚度，所述变量包括：使用了具有较高抗扭刚度的控制臂。例如，在所建模的实例中，这些控制臂具有1.00E7mm4的抗扭刚度，且所述轮轴具有相应水平的抗扭刚度，即1.00E7mm4，但其不限于此。同样地，立方图C和D提供了根据多个变量而取得的平均侧倾刚度，所述变量包括：使用了具有较低抗扭刚度的控制臂。例如，在所建模的实例中，这些控制臂具有1.00E4mm4的抗扭刚度，且所述轮轴具有相应水平的抗扭刚度，即1.00E4mm4。
如图所示，当采用具有较高抗扭刚度的控制臂时，取得了立方图B中的、最高的平均侧倾刚度，即26,610N·m/°，而当采用具有较低抗扭刚度的控制臂时，取得了立方图C中的、最低的平均侧倾刚度，即11,181N·m/°。此外，请观察该立方图A和B中示出的八个数据测量值，这八个数据测量值中的六个数据测量值代表了立方图A、B、C和D所示的十六个数据测量值中取得的最高侧倾刚度，这进一步例证了通过使用具有较高抗扭刚度的控制臂20、30、40和50而带来的有利影响。
因此，与先前已知的布置结构不同的是，在本实施例中，控制臂20、30、40、50具有根据车辆的期望平均侧倾刚度而选择的抗扭刚度。根据本实施例的另一方面，控制臂20、30、40、50具有为了增加车辆的簧载质量11的平均侧倾刚度而选择的抗扭刚度。本领域普通技术人员将会理解，轮轴80、81和控制臂20、30、40、50的抗扭刚度可以受到包括材料和形状在内的各种参数影响。
除了控制臂20、30、40和50的抗扭刚度之外，车辆侧倾还可能根据可枢转联接部13、14的抗扭刚度而受到影响。在采用了轴套23、27、33、37、43、47、53、57的本实施例中，联接部13、14的抗扭刚度可以受到轴套23、27、33、37、43、47、53、57的刚度影响。
如图10至图11所示，关于示例性的轴套27′、第二部分25′、支承表面26′和杆轴87′，在轴套压缩发生到某种程度时，发生了控制臂弯曲和扭曲的类似效果，并促进而非约束了车辆侧倾。特别地，在图10至图11的实例中，在轴套27'被完全压缩且载荷开始传递到控制臂20之前，将允许簧载质量侧倾大约4.5°。假设控制臂20'的第一部分上的轴套以类似的方式起作用，则在轮轴80、81开始受到趋向于引起弯曲和扭曲的力之前，簧载质量侧倾大约9°。因此，在本实施例中，通过为轴套23、27、33、37、43、47、53、57提供增加的刚度，轮轴80、81可以在侧倾行为中更早地开始弯曲和扭曲，并且在侧倾行为中，侧倾可以更早地受到约束。因此，虽然控制臂20、30、40和50可以使用各种轴套23、27、33、37、43、47、53、57，但优选使用相对较硬的轴套23、27、33、37、43、47、53、57。
图13以立方图A、B、C和D的形式示出了相对较硬或较软的轴套的使用对于车辆侧倾的影响。如图所示，立方图A和C提供了根据多个变量而取得的平均侧倾刚度，所述变量包括：使用了相对较软的轴套。例如，在所建模的实例中，轴套具有5000N/mm的径向刚度(radialrate)，但其不限于此。同样地，立方图B和D提供了根据多个变量而取得的平均侧倾刚度，所述变量包括：使用了相对较硬的轴套。例如，在所建模的实例中，轴套具有50,000N/mm的径向刚度，但其不限于此。如图所示，当采用相对较硬的轴套时，取得了最高的平均侧倾刚度，即26,610N·m/°，而当采用相对较软的轴套时，取得了最低的平均侧倾刚度，即11,181N·m/°。
除了轴套刚度之外，车辆侧倾和可枢转联接部13、14的抗扭刚度还可以受到联接部13、14的长度影响。如通过图10至12的比较而示出的，当在侧倾行为期间、轴套压缩发生到某种程度或存在径向游隙时，控制臂20、30、40、50的支承表面22、26、32、36、42、46、52、56的长度22L、26L、32L、36L、42L、46L、52L、56L的增加减小了这种压缩或游隙对侧倾刚度的不利影响。如图11和图12所示，在轴套27'被完全压缩且载荷完全传递到控制臂20'之前，将允许簧载质量11侧倾大约4.5度。然而，如图12所示，通过相对于图11所示的支承表面增加该支承表面22的长度，对于类似的侧倾行为，将在轴套27被完全压缩且载荷传递到控制臂20之前允许簧载质量11仅侧倾大约2.75度。因此，通过为支承表面22、26、32、36、42、46、52、56提供相对较长的长度22L、26L、32L、36L、42L、46L、52L、56L（图7A、7B、8A、8B），可以减小车辆侧倾量并可以增加联接部13、14的抗扭刚度。
图13以立方图A、B、C和D的形式示出了相对较长或较短的支承表面22、26、32、36、42、46、52、56的使用对于车辆侧倾的影响。如图所示，每个立方图A、B、C和D中的最前侧的数据点示出了利用与可枢转联接部13结合使用的、相对较长的支承表面而取得的平均侧倾刚度。例如，在所建模的实例中，这些支承表面具有150mm的长度，但其不限于此。同样，每个立方图A、B、C和D中的最后侧的一组数据点示出了利用与可枢转联接部13结合使用的、相对较短的支承表面而取得的平均侧倾刚度。例如，在所建模的实例中，该支承表面具有70mm的长度，但其不限于此。
这些立方图还示出了：每个立方图A、B、C和D中的最上侧的数据点示出了利用与可枢转联接部14结合使用的、相对较长的支承表面而取得的平均侧倾刚度。例如，在所建模的实例中，这些支承表面具有150mm的长度，但其不限于此。同样，每个立方图A、B、C和D中的较低的一组数据点示出了利用与可枢转联接部14结合使用的、相对较短的支承表面而取得的平均侧倾刚度。例如，在所建模的实例中，这些支承表面具有70mm的长度，但其不限于此。
如图所示，当在联接部13、14中使用相对较长的支承表面22、26、32、36、42、46、52、56时，取得了立方图B中的、最高的平均侧倾刚度，即26,610N·m/°，而当在联接部13、14中使用相对较短的支承表面22、26、32、36、42、46、52、56时，取得了立方图C中的、最低的平均侧倾刚度，即11,181N·m/°。
因此，与先前已知的布置结构不同的是，在本实施例中，联接部13、14具有根据所期望的车辆平均侧倾刚度而选择的抗扭刚度。由于在本实施例中该联接部13、14的抗扭刚度是轴套23、27、33、37、43、47、53、57的刚度的函数，所以，通过选择适当的刚度，可以将联接部13、14的抗扭刚度调节到大于或基本等于轮轴80、81的抗扭刚度。同样，通过选择所述支承表面的适当长度，可以将联接部13、14的抗扭刚度调节到大于或基本等于轮轴80、81的抗扭刚度。
虽然上文中讨论了用于在纵向方向上定位轮轴80、81的下部控制臂20、30、40和50，但本领域普通技术人员将会理解，有多种因素会影响上部控制臂60、70稳定该轮轴80、81的横向位置的能力。这些变量包括：控制臂60、70的刚度；轴套67、68、77、78的定向；轴套67、68、77、78之间的跨度；支承表面65、66、75、76的长度；以及轴套67、68、77、78的刚度。虽然所用的特定布置结构可取决于应用的类型和实验观察值，但在某些实施例中，可能希望为控制臂60、70提供能够增强横向稳定性的具体特性，这些特性例如包括：较硬的轴套67、68、77、78和延长的支承表面65、66、75、76，但其不限于此。
而且，实验证据已经表明：车辆侧倾还可能受到所使用的第三控制臂60和第六控制臂70的类型的影响。在本优选实施例中，球形联接部62和72用于将控制臂60、70连接到各个轮轴80、81。在替代实施例中，也可利用其它布置结构。作为示例，为了将控制臂60、70连接到各个轮轴80、81，还可以在本发明的范围内、在控制臂60、70的第一部分61、71上采用轴套和支承表面式布置结构，但其不限于此。例如，可以在第一部分61上采用与第三控制臂60的第二部分63上所示的支撑表面及轴套类似的支承表面65和轴套67。虽然在本发明的范围内构思了这种可替代布置结构，但现在转向图13，尤其是立方图B，每个立方图A、B、C和D中的右侧的数据点模拟了球形联接部布置结构，左侧的数据点模拟了轴套布置结构，通过这些右侧数据点与左侧数据点的比较，证明了：与轴套和支承表面式布置结构相比，使用球形联接部取得了显著增加的侧倾刚度，即26,610N·m/°比17,112N·m/°。因此，在所有其它变量在此立方图B中基本相等的情况下，与轴套布置结构相比，使用球形联接部62、72提供了大约500N·m/°的刚度增加。
有利地，图13中的立方图B所示的26,610N·m/°的平均侧倾刚度展示了利用针对本发明优选实施例讨论的原理而取得的、出乎意料的增强效应。本领域普通技术人员将会理解，虽然可以组合使用所示的本原理来实现优选的侧倾控制水平，但在替代实施例中，尽管脱离了与立方图B中的26,610N·m/°的数据测量值相结合而建模的优选组合，仍然可以实现足够水平的、改进的侧倾控制。例如，如图13中的立方图A所示，尽管在第三控制臂60和第六控制臂70上使用了相对较软的轴套和轴套布置结构而没有使用球形联接部布置结构，但仍然可以提供18544N·m/°的相对较高的平均侧倾刚度，其不限于此。
实验分析已经证明：使用本发明的原理取得的侧倾刚度可以提高到向驾驶员提供不充分反馈的程度。本领域普通技术人员将会理解，虽然在某些应用中，例如（但不限于）对于通常不以高速行驶的水泥卡车来说，可能希望有极高的侧倾刚度，然而在其它应用中，为了向驾驶员提供与车辆是否正以超过给定路况的速度行驶有关的反馈，可能希望允许一定的侧倾。然而，即使在这种情形中，仍然可以采用本发明的原理来提供目前在四杆联接型悬架上还不能实现的、增强水平的个性化侧倾控制。
作为示例，可以通过如下方式来提供增强的个性化侧倾控制：进一步使用或不使用稳定器杆；通过选择支承表面的适当长度；通过选择轮轴80、81、控制臂20、30、40、50和联接部13、14的适当抗扭刚度；通过选择适当的轴套刚度；以及通过针对轮轴80、81的横向稳定性选择适当类型的控制臂。可以通过建模或实验分析来建立针对任何特定情形提供最佳水平的侧倾控制的特定组合。作为示例，图14示出了图13中建模的变量之间的2阶关系建模（2ndorderrelationshipmodeling）。此外，图15描绘了排列图（Paretochart），示出了图13中建模的各个变量的被标准化的影响值，其中，基本等于或大于2.086的、被标准化的影响值表示对侧倾刚度具有最大影响的特征。这些变量的特定组合以及为所述变量选择的数值可以产生能够提供一定侧倾控制水平的组合，该侧倾控制水平虽然小于在给定情形下能够取得的最高水平，但根据该情形和车辆的类型，该侧倾控制水平仍然是理想的。
虽然针对用作四杆联接悬架布置结构的优选结构描述了本实施例，但本领域普通技术人员将会理解，在其它四杆联接悬架布置结构中也可以采用本发明的原理。作为示例（但不限于此），在也用作四杆联接件的步进梁布置结构中也可以采用该原理。
现在转向图16，其描绘了浮动式步进梁布置结构的示意图。如图所示，第一控制臂20"经由枢联接部13"以可枢转方式连接到两个轮轴80"、81″并经由多个枢联接部14"以可枢转方式连接到车架。本领域普通技术人员将会理解，控制臂20"使轮轴80、81的第一端在纵向方向上相对于车架定位。本领域普通技术人员还将理解，控制臂20"还能够以与控制臂20、40类似的方式连接到悬架弹簧，例如弹簧111和阻尼器110。本领域普通技术人员将会理解，第二控制臂（未示出）将设置在车架（未示出）的另一侧，并且所述另一控制臂（未示出）将以与控制臂20"类似的方式使轮轴80、81的第二端在纵向方向上相对于车架定位。此外，虽然本实施例中未示出，但本领域普通技术人员将会理解，还可以采用第三控制臂和第四控制臂来使轮轴80、81在横向方向上相对于车架定位。
在本实施例中，第一控制臂20"经由多个可枢转联接部14"和连接控制臂5"、6"以可枢转方式连接到车架，所述连接控制臂5"、6"从与车架构件100a连接的车架吊架101a、101b延伸。这种布置结构允许第一控制臂20"沿着箭头E的方向上下移动。
如关于图1至图6所示的实施例所讨论的，控制臂20"可以具有增加的抗扭刚度并且可以构造成以与控制臂20、50类似的方式引起轮轴80"、81″中的轴向弯曲和扭曲。由于在侧倾行为期间、在可枢转联接部13"、14"处也会向连接控制臂5"和6"施加扭转力，所以，该连接控制臂5"和6"与可枢转联接部13"、14"也能够以与图1至图6的实施例中所示的联接部13、14类似的方式具有增加的抗扭刚度。例如，控制臂20"、5"和6"还可以同样包括延长的支承表面和硬化的轴套。
对上述实施例的详细描述并非是本发明人构思的、处于本发明范围内的所有实施例的穷举式描述。例如（但不限于此），虽然悬架系统10被示出与第一轮轴80和第二轮轴81一起使用，但本领域普通技术人员将会理解，本发明的原理也可以与单个轮轴以及在运输中使用的任何类型的车辆一起使用，所述车辆包括具有一个轮轴的车辆，或具有多个轮轴的车辆，例如拖车。
此外，虽然示出了一种类型的控制臂20、30、40和50的特定实例，但本发明也构思了很多其它布置结构。作为示例，本领域普通技术人员将会理解，虽然可以采用单个支承表面、例如支承表面22、26、32、36、42、46、52、56，但也可采用其它类型的控制臂、例如图17所示的控制臂220、230的A形臂。如图17所示，控制臂220、230设置有彼此间隔开的支承表面222、222′和232、232′，这些支承表面222、222′和232、232′以与针对控制臂20、30、40和50而示出的相类似的方式联接到轮轴80、81。在这种实施例中，所述彼此间隔开的支承表面222、222′和232、232′实质上用作一个延长的支承表面。作为另一示例，虽然所描绘的控制臂20、30、40、50被示出具有如下这种支承表面，该支承表面限定了用于容纳轴套并以可枢转方式安装到杆轴的孔，但本领域普通技术人员将会理解，上述支承表面也可设置为以可枢转方式安装到有孔表面内的杆轴。
因此，本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，可以提供具有各种几何形状的控制臂，并且，本发明可以采用任何类型的控制臂，该控制臂形成四杆联接机构的部件，该四杆联接机构在车辆行驶期间控制纵向定位，所述任何类型的控制臂包括但不限于单用途或双用途悬挂构件，例如但不限于：片簧或兼用作控制臂的稳定器杆。
作为又一个示例，虽然所示出的实施例可以为了横向定位而采用v形控制臂60和70，但本领域普通技术人员将会理解，也可采用其它的控制臂布置结构以在横向方向上定位该轮轴80、81。作为一个示例，可以采用潘哈杆（Panhardrod）或瓦特连杆（Wattslinkage）型控制臂，但其不限于此。
此外，本领域技术人员将会明白，上述实施例的某些元件可以不同地进行组合或省略，以形成进一步的实施例，并且，上述进一步的实施例也落入本发明的范围和教义内。本领域普通技术人员还将理解，可以全部或部分地组合上述实施例，以在本发明的范围和教义内形成其他实施例。因此，虽然本文已经出于示意性目的描述了本发明的具体实施例及其实例，但如本领域的技术人员将会理解的，在本发明的范围内可以进行各种等效的修改。因此，本发明的范围由所附权利要求决定。

Claims (20)

1.一种车辆，包括：
轮轴，所述轮轴具有抗扭刚度以及第一端和第二端；
簧载质量，所述簧载质量包括车架并安装到所述轮轴，从而所述簧载质量能够相对于所述轮轴侧倾；
第一控制臂，所述第一控制臂具有抗扭刚度并使所述轮轴的第一端在纵向方向上相对于所述车架定位；
第二控制臂，所述第二控制臂具有抗扭刚度并使所述轮轴的第二端在纵向方向上相对于所述车架定位；
第三控制臂，所述第三控制臂使所述轮轴在横向方向上相对于所述车架定位；
第一可枢转联接部，所述第一可枢转联接部将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第一端，所述第一可枢转联接部具有抗扭刚度；
第二可枢转联接部，所述第二可枢转联接部将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述车架，所述第二可枢转联接部具有抗扭刚度；
第三可枢转联接部，所述第三可枢转联接部将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第二端，所述第三可枢转联接部具有抗扭刚度；
第四可枢转联接部，所述第四可枢转联接部将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述车架，所述第四可枢转联接部具有抗扭刚度；并且
所述第一控制臂、所述第二控制臂、所述第一可枢转联接部、所述第二可枢转联接部、所述第三可枢转联接部和所述第四可枢转联接部的抗扭刚度均基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度，由此，所述轮轴在所述簧载质量的侧倾行为期间弯曲并扭曲，以限制侧倾量。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述第一控制臂和所述第二控制臂的抗扭刚度基本等于所述轮轴的抗扭刚度，由此，所述轮轴以及所述第一控制臂和所述第二控制臂在所述簧载质量的侧倾行为期间弯曲并扭曲，以限制侧倾量。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述第一控制臂、所述第二控制臂、所述第一可枢转联接部、所述第二可枢转联接部、所述第三可枢转联接部和所述第四可枢转联接部的抗扭刚度均基本等于所述轮轴的抗扭刚度，由此，所述轮轴、所述第一控制臂、所述第二控制臂和所述联接部在所述簧载质量的侧倾行为期间弯曲并扭曲，以限制侧倾量。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述第一联接部包括所述第一控制臂上的第一部分，所述第二联接部包括所述第一控制臂上的第二部分，所述第三联接部包括所述第二控制臂上的第一部分，并且所述第四联接部包括所述第二控制臂上的第二部分，其中：
所述第一控制臂的第一部分设置有支承表面，所述第一控制臂的第一部分的支承表面将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第一端，其中，所述第一控制臂的第一部分的支承表面的长度被选择为使得所述第一联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第一控制臂的第二部分设置有支承表面，所述第一控制臂的第二部分的支承表面将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述第一控制臂的第二部分的支承表面的长度被选择为使得所述第二联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第二控制臂的第一部分设置有支承表面，所述第二控制臂的第一部分的支承表面将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第二端，其中，所述第二控制臂的第一部分的支承表面的长度被选择为使得所述第三联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；并且
所述第二控制臂的第二部分设置有支承表面，所述第二控制臂的第二部分的支承表面将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述第二控制臂的第二部分的支承表面的长度被选择为使得所述第四联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述第一联接部包括所述第一控制臂上的第一部分，所述第二联接部包括所述第一控制臂上的第二部分，所述第三联接部包括所述第二控制臂上的第一部分，并且所述第四联接部包括所述第二控制臂上的第二部分，其中：
所述第一控制臂的第一部分设置有支承表面和轴套，所述第一控制臂的第一部分的支承表面和轴套将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第一端，其中，所述轴套的径向刚度被选择为使得所述第一联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第一控制臂的第二部分设置有支承表面和轴套，所述第一控制臂的第二部分的支承表面和轴套将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述轴套的径向刚度被选择为使得所述第二联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第二控制臂的第一部分设置有支承表面和轴套，所述第二控制臂的第一部分的支承表面和轴套将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第二端，其中，所述轴套的径向刚度被选择为使得所述第三联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；并且
所述第二控制臂的第二部分设置有支承表面和轴套，所述第二控制臂的第二部分的支承表面和轴套将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述轴套的径向刚度被选择为使得所述第四联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述第一联接部包括所述第一控制臂上的第一部分，所述第二联接部包括所述第一控制臂上的第二部分，所述第三联接部包括所述第二控制臂上的第一部分，并且所述第四联接部包括所述第二控制臂上的第二部分，其中：
所述第一控制臂的第一部分设置有支承表面和轴套，所述第一控制臂的第一部分的支承表面和轴套将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第一端，其中，所述第一控制臂的第一部分的支承表面具有一定长度且所述第一控制臂的第一部分的轴套具有一定的径向刚度，其中所述第一控制臂的第一部分的支承表面的长度和轴套的径向刚度被选择为使得所述第一联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第一控制臂的第二部分设置有支承表面和轴套，所述第一控制臂的第二部分的支承表面和轴套将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述第一控制臂的第二部分的支承表面具有一定长度且所述第一控制臂的第二部分的轴套具有一定的径向刚度，其中所述第一控制臂的第二部分的支承表面的长度和轴套的径向刚度被选择为使得所述第二联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第二控制臂的第一部分设置有支承表面和轴套，所述第二控制臂的第一部分的支承表面和轴套将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第二端，其中，所述第二控制臂的第一部分的支承表面具有一定长度且所述第二控制臂的第一部分的轴套具有一定的径向刚度，其中所述第二控制臂的第一部分的支承表面的长度和轴套的径向刚度被选择为使得所述第三联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；并且
所述第二控制臂的第二部分设置有支承表面和轴套，所述第二控制臂的第二部分的支承表面和轴套将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述第二控制臂的第二部分的支承表面具有一定长度且所述第二控制臂的第二部分的轴套具有一定的径向刚度，其中所述第二控制臂的第二部分的支承表面的长度和轴套的径向刚度被选择为使得所述第四联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述第三控制臂设置有球形联接部，所述球形联接部将所述第三控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴，由此，所述第三控制臂能够与所述轮轴一起上下移动。
8.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述第三控制臂设置有球形联接部，所述球形联接部将所述第三控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴，由此，所述第三控制臂能够与所述轮轴一起上下移动。
9.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述第三控制臂设置有：
包括球形联接部的第一部分，所述球形联接部将所述第三控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴，由此，所述第三控制臂能够与所述轮轴一起上下移动；以及
第二部分和第三部分，所述第三控制臂的第二部分和第三部分从所述第三控制臂的第一部分延伸以提供大致V形的第三控制臂，其中，所述第三控制臂的第二部分和第三部分将所述第三控制臂以可枢转方式连接到所述车架。
10.根据权利要求1所述的车辆，还包括多个第二可枢转联接部和第四可枢转联接部以及连接控制臂，所述多个第二可枢转联接部和第四可枢转联接部以及连接控制臂将所述第一控制臂和所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述第二可枢转联接部是所述多个第二可枢转联接部之一，并且所述第四可枢转联接部是所述多个第四可枢转联接部之一。
11.一种用于改进车辆的侧倾特性的方法，包括以下步骤：
提供轮轴，所述轮轴具有抗扭刚度以及第一端和第二端；
提供簧载质量，所述簧载质量包括车架并安装到所述轮轴，从而所述簧载质量能够相对于所述轮轴侧倾；
提供第一控制臂，所述第一控制臂具有抗扭刚度并使所述轮轴的第一端在纵向方向上相对于所述车架定位；
提供第二控制臂，所述第二控制臂具有抗扭刚度并使所述轮轴的第二端在纵向方向上相对于所述车架定位；
提供第三控制臂，所述第三控制臂使所述轮轴在横向方向上相对于所述车架定位；
提供第一可枢转联接部，所述第一可枢转联接部将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第一端并具有抗扭刚度；
提供第二可枢转联接部，所述第二可枢转联接部将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述车架并具有抗扭刚度；
提供第三可枢转联接部，所述第三可枢转联接部将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第二端并具有抗扭刚度；
提供第四可枢转联接部，所述第四可枢转联接部将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述车架并具有抗扭刚度；以及
将所述第一控制臂、所述第二控制臂、所述第一可枢转联接部、所述第二可枢转联接部、所述第三可枢转联接部和所述第四可枢转联接部的抗扭刚度均选择为基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度，由此，所述轮轴在所述簧载质量的侧倾行为期间弯曲并扭曲，以限制侧倾量。
12.根据权利要求11所述的、用于改进车辆的侧倾特性的方法，其中，将所述第一控制臂和所述第二控制臂的抗扭刚度选择为基本等于所述轮轴的抗扭刚度，由此，所述轮轴以及所述第一控制臂和所述第二控制臂在所述簧载质量的侧倾行为期间弯曲并扭曲，以限制侧倾量。
13.根据权利要求11所述的、用于改进车辆的侧倾特性的方法，其中，将所述第一控制臂、所述第二控制臂、所述第一可枢转联接部、所述第二可枢转联接部、所述第三可枢转联接部和所述第四可枢转联接部的抗扭刚度均选择为基本等于所述轮轴的抗扭刚度，由此，所述轮轴、所述第一控制臂、所述第二控制臂和所述联接部在所述簧载质量的侧倾行为期间弯曲并扭曲，以限制侧倾量。
14.根据权利要求11所述的、用于改进车辆的侧倾特性的方法，其中，所述第一联接部包括所述第一控制臂上的第一部分，所述第二联接部包括所述第一控制臂上的第二部分，所述第三联接部包括所述第二控制臂上的第一部分，并且所述第四联接部包括所述第二控制臂上的第二部分，其中：
所述第一控制臂的第一部分设置有支承表面，所述第一控制臂的第一部分的支承表面将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第一端，其中，所述第一控制臂的第一部分的支承表面的长度被选择为使得所述第一联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第一控制臂的第二部分设置有支承表面，所述第一控制臂的第二部分的支承表面将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述第一控制臂的第二部分的支承表面的长度被选择为使得所述第二联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第二控制臂的第一部分设置有支承表面，所述第二控制臂的第一部分的支承表面将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第二端，其中，所述第二控制臂的第一部分的支承表面的长度被选择为使得所述第三联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；并且
所述第二控制臂的第二部分设置有支承表面，所述第二控制臂的第二部分的支承表面将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述第二控制臂的第二部分的支承表面的长度被选择为使得所述第四联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度。
15.根据权利要求11所述的、用于改进车辆的侧倾特性的方法，其中，所述第一联接部包括所述第一控制臂上的第一部分，所述第二联接部包括所述第一控制臂上的第二部分，所述第三联接部包括所述第二控制臂上的第一部分，并且所述第四联接部包括所述第二控制臂上的第二部分，其中：
所述第一控制臂的第一部分设置有支承表面和轴套，所述第一控制臂的第一部分的支承表面和轴套将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第一端，其中，所述轴套的径向刚度被选择为使得所述第一联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第一控制臂的第二部分设置有支承表面和轴套，所述第一控制臂的第二部分的支承表面和轴套将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述轴套的径向刚度被选择为使得所述第二联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第二控制臂的第一部分设置有支承表面和轴套，所述第二控制臂的第一部分的支承表面和轴套将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第二端，其中，所述轴套的径向刚度被选择为使得所述第三联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；并且
所述第二控制臂的第二部分设置有支承表面和轴套，所述第二控制臂的第二部分的支承表面和轴套将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述轴套的径向刚度被选择为使得所述第四联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度。
16.根据权利要求11所述的、用于改进车辆的侧倾特性的方法，其中，所述第一联接部包括所述第一控制臂上的第一部分，所述第二联接部包括所述第一控制臂上的第二部分，所述第三联接部包括所述第二控制臂上的第一部分，并且所述第四联接部包括所述第二控制臂上的第二部分，其中：
所述第一控制臂的第一部分设置有支承表面和轴套，所述第一控制臂的第一部分的支承表面和轴套将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第一端，其中，所述第一控制臂的第一部分的支承表面具有一定长度且所述第一控制臂的第一部分的轴套具有一定的径向刚度，其中所述第一控制臂的第一部分的支承表面的长度和轴套的径向刚度被选择为使得所述第一联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第一控制臂的第二部分设置有支承表面和轴套，所述第一控制臂的第二部分的支承表面和轴套将所述第一控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述第一控制臂的第二部分的支承表面具有一定长度且所述第一控制臂的第二部分的轴套具有一定的径向刚度，其中所述第一控制臂的第二部分的支承表面的长度和轴套的径向刚度被选择为使得所述第二联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；
所述第二控制臂的第一部分设置有支承表面和轴套，所述第二控制臂的第一部分的支承表面和轴套将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴的第二端，其中，所述第二控制臂的第一部分的支承表面具有一定长度且所述第二控制臂的第一部分的轴套具有一定的径向刚度，其中所述第二控制臂的第一部分的支承表面的长度和轴套的径向刚度被选择为使得所述第三联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度；并且
所述第二控制臂的第二部分设置有支承表面和轴套，所述第二控制臂的第二部分的支承表面和轴套将所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述第二控制臂的第二部分的支承表面具有一定长度且所述第二控制臂的第二部分的轴套具有一定的径向刚度，其中所述第二控制臂的第二部分的支承表面的长度和轴套的径向刚度被选择为使得所述第四联接部的抗扭刚度基本等于或大于所述轮轴的抗扭刚度。
17.根据权利要求11所述的、用于改进车辆的侧倾特性的方法，其中，所述第三控制臂设置有球形联接部，所述球形联接部将所述第三控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴，由此，所述第三控制臂能够与所述轮轴一起上下移动。
18.根据权利要求16所述的、用于改进车辆的侧倾特性的方法，其中，所述第三控制臂设置有球形联接部，所述球形联接部将所述第三控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴，由此，所述第三控制臂能够与所述轮轴一起上下移动。
19.根据权利要求16所述的、用于改进车辆的侧倾特性的方法，其中，所述第三控制臂设置有：
包括球形联接部的第一部分，所述球形联接部将所述第三控制臂以可枢转方式连接到所述轮轴，由此，所述第三控制臂能够与所述轮轴一起上下移动；以及
第二部分和第三部分，所述第三控制臂的第二部分和第三部分从所述第三控制臂的第一部分延伸以提供大致V形的第三控制臂，其中，所述第三控制臂的第二部分和第三部分将所述第三控制臂以可枢转方式连接到所述车架。
20.根据权利要求11所述的、用于改进车辆的侧倾特性的方法，还包括提供多个第二可枢转联接部和第四可枢转联接部以及连接控制臂的步骤，所述多个第二可枢转联接部和第四可枢转联接部以及连接控制臂将所述第一控制臂和所述第二控制臂以可枢转方式连接到所述车架，其中，所述第二可枢转联接部是所述多个第二可枢转联接部之一，并且所述第四可枢转联接部是所述多个第四可枢转联接部之一。
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