CN102892595A - 独立后悬挂 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的车轮悬挂系统，所述悬挂系统包括：第一构件，可枢转地结合到车辆的一部分，以围绕第一旋转轴线可枢转，第一旋转轴线与延伸穿过车辆的前后轴线的竖直平面形成角度。

Description

独立后悬挂

技术领域

本发明涉及车辆悬挂系统，更具体地说，涉及一种独立后悬挂系统。

发明内容

在本发明的实施例的一方面，提供一种用于车辆的车轮悬挂系统，所述悬挂系统包括：第一构件，可枢转地结合到车辆的一部分，以围绕第一旋转轴线可枢转，第一旋转轴线与延伸穿过车辆的前后轴线的竖直平面形成角度β。

在本发明的实施例的另一方面，提供一种用于车辆的车轮悬挂系统，所述悬挂系统包括：转向节，用于可旋转地支承车轮；第一构件，结合到车辆的一部分，以相对于车辆的所述一部分可枢转；第二构件，可旋转地连接到转向节和第一构件。

在本发明的实施例的另一方面，提供一种用于车辆的车轮悬挂系统，所述悬挂系统包括：第一构件，在第一旋转连接件和第二旋转连接件处结合到车辆的一部分。第二旋转连接件相对于车辆的前后轴线布置在第一旋转连接件的外部。

附图说明

在示出本发明的实施例的附图中：

图1是根据本发明的实施例的悬挂系统的立体图。

图2是在图1中示出的实施例的俯视图。

图3是在图1中示出的实施例的侧视图。

图4是在图1中示出的实施例的下侧视图。

图5是示出与本发明的实施例相关的一对轴的空间布置的一方面的示意图。

具体实施方式

图1至图4示出了根据本发明的一个实施例的车辆悬挂组件10。车辆悬挂组件10可用于任何种类的车辆。如在此使用的，术语“车辆”被理解为包括载人或载物或运输物品的任何工具；运输工具或交通工具。虽然本发明的实施例可用于多种特定的悬挂设计(前悬挂和后悬挂两者)，但是在一个实施例中，预计本发明用于机动车辆的后悬挂。

参照图1至图4，机动车辆悬挂组件10包括车辆悬挂副车架18和车辆车轮转向节12，转向节12通过第一构件22、趾型连杆40及上连杆14可操作地结合到车辆的一部分。在一个实施例中，第一构件22呈可枢转地结合到车辆的副车架18的下控制臂的形式。控制臂22基本上是刚性的，并包括附着件部分，以方便控制臂22和副车架18之间的连接以及还方便控制臂和悬挂的其他元件之间的连接。例如，附着件部分可以呈连接叉、单个剪切附着件、和/或安装接头的形式，附着件部分可形成为下控制臂22的部分，并可被构造成将结合件容纳在附着件部分中，该结合件用于将下控制臂旋转地附着到副车架18以及悬挂的其他元件。附着件部分还可具有除了在上面列举的形式之外的形式，这取决于具体应用的连接和操作要求。

参照图4，在一个实施例中，下控制臂22分别通过第一旋转连接件26和第二旋转连接件24可旋转地连接到车辆副车架18。虽然预计存在多种旋转连接件24和26，但是一个具体实施例预计将球接头用于第一连接件26，将衬套用于第二连接件24，以将控制臂22可旋转地连接到副车架18。球接头26可以相对来说是刚性的，以提高对于车辆操纵性的快速反应。在具体实施例中，连接件26是十字轴球接头。然而，在其他实施例中，预计存在可选的旋转附着件。例如，连接件26可以是衬套，而非球接头。球接头26和衬套24允许控制臂22围绕附着件相对于车架18枢转。此外，在图4中示出的实施例中，由于转向节12的侧向载荷主要沿着平面V起作用(转向节12沿着平面V连接到控制臂22，如在下面更加详细地描述的)，所以衬套24可以相对“软”，以有助于减少车辆纵向载荷(例如，由于加速、制动、与坑槽碰撞而产生)，从而提高车辆行驶质量。

在此描述的实施例中，连接件24相对于连接件26更高地布置在车辆上。这种构造有助于减少上升和下降，并改善车轮体运回退(kinematic wheelrecession)。在本发明的实施例中，连接件24还相对于车辆的前后轴线E布置在连接件26的外部。这能够使副车架沿着前后方向设计得相对紧凑，且还有助于减少位于连接件24和26处的副车架载荷。当一个旋转连接件在此被描述为相对于车辆的前后轴线E布置在另一旋转连接件的“外部”或者相对于竖直平面G布置在另一旋转连接件的“内部”时，用于确定旋转连接件的相对位置的相关特征是等分衬套的平面与衬套旋转轴线(用于衬套)的相交点及球接头的旋转中心(用于球接头)。因此，例如，在衬套被描述为相对于平面G布置在球接头的外部的情况下，应该理解其意思是：等分衬套的平面与衬套旋转轴线的相交点布置在球接头的旋转轴线的外部。

衬套24可沿着贯穿衬套旋转轴线的方向相对软，以提高纵向灵活性。衬套24可沿着竖直方向(由图3中的箭头C和D指示)相对来说更加刚性，以对通过车轮上的回弹扭矩引入且通过扭矩连杆30(在下面描述)传递的力作出反应。

参照图4，第一旋转轴线X可限定成延伸穿过球接头26的旋转中心，且还穿过等分衬套24的平面与衬套旋转轴线的相交点。因此，第一旋转连接件26和第二旋转连接件24沿着第一轴X布置。在由于震动和反弹而使悬挂运动期间，下控制臂22围绕轴线X相对于副车架18旋转。图4示出了延伸穿过车辆的前后轴线E的竖直平面G。车辆的前后轴线E通常被理解为沿着第一方向以及沿着与第一方向相反的第二方向延伸穿过车辆的纵向中心线，当车辆的前车轮或导向车轮变直时，车辆可沿着第一方向行驶。将理解到，在图4中示出的轴线E的位置不是轴线相对于在附图中示出的车辆的元件的实际位置。因此，轴线E/平面G与在图4中示出的其他车辆元件之间的间隔不反映前后轴线E/平面G与这些车辆元件之间的实际间隔。相反，平面G和轴线E在该视图中示出，以指示平面G和轴线E相对于轴线X的方向及平面G和轴线E可参照的其他元件和特征的方向。

在此示出的实施例中，车辆的前后轴线E沿着由箭头F指示的方向延伸。第一轴线X不平行于平面G延伸，而是相对于平面G具有角度β。按照这种方式，示出的实施例提供第一构件(在本实施例中，下控制臂22)，第一构件可枢转地结合到车辆的一部分(在本实施例中，车辆副车架18)，以围绕第一轴线X可枢转，第一轴线X与延伸穿过车辆的前后轴线E的竖直平面G形成角度β。轴线X相对于车辆的前后轴线的这种角度方向减小了连接件26和24之间的前后距离，从而提供更加紧凑的前后系统组件。在具体实施例中，角度β至少是20度。

再次参照图4，下控制臂22通过总体上由28指定的第三旋转连接件可旋转地连接到转向节12。虽然预计存在多种旋转连接件28，但是一个具体实施例预计使用相对来说是刚性的衬套，该衬套具有旋转轴线W并安装到转向节12，旋转轴线W被定向为基本上平行于车辆的前后轴线。在另一实施例中，旋转连接件28呈球接头的形式。然而，在另外的实施例中，预计存在可选的旋转附着件。在衬套用于连接件28的实施例中，衬套28允许转向节12相对于车辆副车架18沿着竖直方向运动(通过与下控制臂22连接而实现)，同时仍然从下控制臂接收支撑。

第二旋转轴线R可限定成延伸穿过等分衬套24的平面与衬套旋转轴线的相交点，且还穿过等分衬套28的平面与衬套旋转轴线的相交点。因此，第二旋转轴线R延伸穿过第二旋转连接件24和第三旋转连接件28。在一个实施例中，轴线X和轴线R之间的角度α在大约65度至大约85度的范围内。在具体实施例中，角度α约为75度。

下控制臂22还以这样的方式构造，使得第三旋转连接件28与第一旋转连接件26侧向对齐或者近似侧向对齐(即，连接件28沿着平面V布置或者靠近平面V布置，平面V基本上垂直于车辆的前后轴线延伸且平面V延伸穿过球接头26的旋转中心)。在这种构造中，主要通过球接头26引入副车架上的侧向载荷，球接头26连接到副车架的相对来说是刚性的后横梁。基本上沿着已知、可预测的轴线将侧向载荷指引或引导到转向节12上。这种构造还提供相对大的侧向刚度和外倾刚度，这有益于车辆转向和操纵特性。主要沿着衬套24的横向引入悬挂上的纵向载荷，这是因为连接件26是球接头以及由于球接头26和衬套28之间的空间关系。在一个实施例中，平面V和轴线R之间的角度θ在大约35度至大约55度的范围内。在具体实施例中，角度θ约为45度。

参照图1和图2，转向节12的上部通过单个上连杆14连接到副车架。上连杆14通过旋转连接件16可旋转地连接到转向节12。虽然预计存在多种旋转连接件16，但是一个实施例预计使用衬套，衬套具有旋转轴线Y并安装到上连杆14，旋转轴线Y被定向为基本上平行于车辆的前后轴线F。安装到转向节12的轴96沿着Y轴线延伸并接合衬套16，从而允许转向节12在操作期间相对于车辆沿着竖直方向运动，同时仍然从上连杆14接收支撑。虽然轴96可具有任何种类的构造，但是在图2中，轴96被示出为螺栓紧固件组件。在另一实施例中，上连杆14和转向节12之间的连接呈球接头的形式。

参照图2，上连杆14还通过旋转连接件20可旋转地连接到副车架18。虽然预计存在多种旋转连接件20，但是一个实施例预计使用衬套，衬套具有旋转轴线Z并安装到框架18，旋转轴线Z被定向为基本上平行于车辆前后轴F。在图2中示出的实施例中，旋转附着件20还包括安装到上连杆14的上连杆轴88。虽然上连杆轴88可具有任何种类的构造，但是在图2中，上连杆轴88被示出为螺栓紧固件组件。轴88沿着轴线Z延伸穿过衬套20，并接合衬套20，以允许上连杆14围绕轴线Z相对于框架18旋转。

上连杆主要对作用在转向节12上的侧向力作出反应。扭矩连杆30(在下面描述)对由于纵向载荷(包括冲击、车辆起动、车辆停止)而作用在车轮上的回弹扭矩作出反应。扭矩连杆还对由于控制臂上的弹簧载荷和减震器载荷而产生的回弹力作出反应。这消除了对于相对来说更笨重、质量更大的上控制臂(通过两个连接件连接到副车架)的需求。因此，根据本发明的实施例的与扭矩连杆30相结合地使用的上连杆14能够使车辆采用相对低载荷的地板，这是因为当与下侧梁及用于从动轴的驱动轴相结合地使用时，与相对来说更笨重的控制臂相比，单个连杆相对更容易地组装。另外，上连杆14的几何结构和/或上连杆14连接到副车架18和/或转向节12的位置可被构造为提供期望程度的外倾角增益。

参照图4，转向节12还通过趾型连杆40结合到副车架18。转向节12通过总体上由44指定的旋转连接件可旋转地连接到趾型连杆40。虽然预计存在多种旋转连接件44，但是一个实施例预计使用衬套45，衬套45安装在形成于趾型连杆40中的开口中。在可选实施例中，旋转连接件44呈球接头的形式。然而，在其他实施例中，预计存在可选的旋转附着件。衬套45允许转向节12相对于车辆车架18沿着竖直方向运动，同时仍然通过趾型连杆从车架接收支撑。

在图4中示出的实施例中，开口形成在转向节的一部分中，旋转附着件44还包括轴76，轴76延伸穿过转向节开口以及通过衬套45的旋转轴线。虽然轴76可具有任何种类的构造，但是在图4中，轴76被示出为螺栓紧固件组件。

再次参照图4，趾型连杆40还通过总体上由42指定的旋转连接件可旋转地连接到副车架18。虽然预计存在多种旋转连接件42，但是一个实施例预计使用衬套，衬套安装在形成于趾型连杆40中的开口中。然而，在其他实施例中，预计存在可选的旋转附着件。衬套42允许趾型连杆40相对于车架18围绕衬套42的旋转轴线旋转。在图4中示出的实施例中，开口形成在趾型连杆的一部分中，旋转附着件42还包括轴(未示出)，该轴延伸穿过趾型连杆开口并通过衬套42的旋转轴线。虽然轴可具有任何种类的构造，但是在一个实施例中，轴呈螺栓紧固件组件的形式。在可选实施例中，旋转连接件42呈球接头的形式。在具体实施例中，连接件42和44中的至少一个是衬套。这允许在转弯期间在后车轮处存在一定量的柔性转向。

趾型连杆40用于在不与其他系统连杆相互作用的情况下，控制转向角的组成量(contribution)或者分量(包括起伏转向分量、侧向柔性转向分量、纵向柔性转向分量)。趾型连杆布置在车轮中心的前方。利用与布置在车轮中心的后方的控制臂22连接的相对来说是刚性的球接头26，当侧向力作用在车轮上时，由趾型连杆衬套42和44提供的柔性提供前束效应。趾型连杆40还布置在下控制臂22的下方。在该位置，趾型连杆40有助于提高外倾刚度。另外，如所示出的位于下控制臂下方的趾型连杆40的构造及其布置方式能够使车体梁199(见图3)开始朝着车辆的后部进一步向下倾斜，从而提高车辆的内部组装性。

参照图1和图3，单独附加的第二构件30还将转向节12结合到第一构件22。在图1至图4中示出的一个实施例中，第二构件30呈将转向节12连接到下控制臂22的扭矩连杆的形式。连杆30通过总体上由32指定的第四旋转连接件可旋转地连接到下控制臂22。虽然预计存在多种旋转连接件32，但是一个实施例预计使用衬套33，衬套33安装到连杆30。在可选实施例中，旋转连接件32采用球接头。然而，在其他实施例中，预计存在可选的旋转附着件。在图1和图3中示出的实施例中，旋转附着件32还包括轴(未示出)，该轴安装到形成为下控制臂22的一部分的下安装接头62(例如，连接叉、单个剪切附着件或安装接头)。虽然轴可具有任何种类的构造，但是在一个实施例中，轴呈螺栓紧固件组件的形式。

参照图4，可以看出：连接件32布置在将下控制臂22连接到转向节12的连接件28的外部。这种布置方式改善了体运回退，且还提高了悬挂系统的抗后坐性能。

参照图4，第三轴线S可限定成延伸穿过衬套28的旋转中心，且还穿过等分衬套32的平面与衬套旋转轴线的相交点。可从图4和图5看出：轴线S在水平面H上的投影S’以及轴线X在水平面上的投影X’将在转向节12前方的点P处相交。

再次参照图3，连杆30还通过总体上由34指定的第五旋转连接件可旋转地连接到转向节12。虽然预计存在多种旋转连接件34，但是一个实施例预计使用衬套35，衬套35安装在形成于连杆30中的开口中。在可选实施例中，旋转连接件34采用球接头。然而，在其他实施例中，预计存在可选的旋转附着件。在图3中示出的实施例中，旋转附着件34还包括螺柱(未示出)，螺柱安装在转向节12上，以沿着衬套的旋转轴线接合衬套35。

连杆30对作用在转向节12上的任何回弹扭矩作出反应，以提供高的后倾角刚度。这消除了对于上控制臂(通过两个安装连接件连接到副车架，用于控制回弹扭矩)的需求。在图1至图4中示出的实施例中，连杆30具有纵向轴线，该纵向轴线被定向为总体上垂直于下控制臂22的与连杆30可旋转地连接的一部分。还可从图2看出：第四旋转连接件32相对于车辆的前后轴线布置在第三旋转连接件28的外部。

在本实施例中，车轮转向角不受连杆30或者任何其他构件限制，所述任何其他构件用于对在车辆的起动或停止期间，在转向节12和下控制臂22之间的回弹扭矩作出反应。

在另一可选的实施例中，扭矩连杆被限制转向节12相对于下控制臂22旋转的另一元件或单个衬套代替。该可选连接件被构造成使得该可选连接件不限制转向节12围绕车轮转向轴线的旋转。

悬挂弹簧410和减震器400安装到下控制臂22，位于车轮中心线的后方(或者位于车轮安装于其上的转向节12的旋转轴线的后方)。减震器400和弹簧410上的载荷主要被连接件26(将下控制臂连接到副车架18)和连接件28(将下控制臂连接到转向节)吸收。弹簧和减震器可在车辆上布置得在车辆离地间隙允许的情况下尽可能低。可选地，减震器400可结合到转向节12，位于车轮中心的前方或后方。弹簧410的上安装件可连接到副车架18或者直接连接到车体。减震器400的上安装件连接到车体。

一般来说，在车辆车架和车轮支撑件之间的受到力或分力(该力或分力沿着车辆的前后轴线作用或者沿着平行于车辆的前后轴线的轴线作用)作用的连接件(例如，衬套24)可设置有相对来说更软的衬套连接件，以提供更舒适的乘坐性。此外，在车架和车轮支撑件之间的受到力或分力(该力或分力相对于车辆的前后轴线侧向地作用)作用的连接件(例如，球接头26)可设置有相对来说具有更大刚度的衬套，以提供改进的操纵特性。

将理解到，对于本发明的各个实施例的前述描述仅仅是为了说明的目的。因此，容易对在此公开的各种结构性和操作性特征进行各种变型，这些变型均不会脱离在权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于车辆的车轮悬挂系统，所述悬挂系统包括：第一构件，可枢转地结合到车辆的一部分，以围绕第一旋转轴线X可枢转，第一旋转轴线X与延伸穿过车辆的前后轴线的竖直平面形成角度。

2.根据权利要求1所述的悬挂系统，其中，第一构件包括下控制臂。

3.根据权利要求1所述的悬挂系统，其中，第一构件在沿着第一轴线布置的第一旋转连接件及沿着第一轴线布置的第二旋转连接件处结合到车辆的所述一部分，其中，第二旋转连接件相对于所述前后轴线布置在第一旋转连接件的外部。

4.根据权利要求3所述的悬挂系统，其中，第二旋转连接件相对于第一旋转连接件更高地布置在车辆上。

5.根据权利要求3所述的悬挂系统，所述悬挂系统还包括：转向节，在第三旋转连接件处结合到第一构件，用于可旋转地支承车轮，其中，第二旋转轴线延伸穿过第二旋转连接件和第三旋转连接件，其中，在第一轴线和第二轴线之间形成的角度至少是40度。

6.根据权利要求5所述的悬挂系统，其中，第一旋转连接件和第三旋转连接件沿着基本上垂直于所述前后轴线延伸的平面布置。

7.根据权利要求1所述的悬挂系统，其中，所述角度至少是20度。

8.根据权利要求1所述的悬挂系统，其中，车辆的所述一部分包括车辆的副车架。

9.一种车辆，包括根据权利要求1所述的悬挂系统。

10.一种用于车辆的车轮悬挂系统，所述悬挂系统包括：

转向节，用于可旋转地支承车轮；

第一构件，结合到车辆的一部分，以相对于车辆的所述一部分可枢转；

第二构件，可旋转地连接到转向节和第一构件。

11.根据权利要求10所述的悬挂系统，其中，转向节在第三旋转连接件处可旋转地结合到第一构件，第二构件在第四旋转连接件处可旋转地结合到第一构件，第二构件在第五旋转连接件处可旋转地结合到转向节，其中，第四旋转连接件相对于车辆的前后轴线布置在第三旋转连接件的外部。

12.根据权利要求10所述的悬挂系统，其中，第一构件包括下控制臂。

13.根据权利要求10所述的悬挂系统，其中，转向节在第三旋转连接件处可旋转地结合到第一构件，第二构件在第四旋转连接件处可旋转地结合到第一构件，第二构件在第五旋转连接件处可旋转地结合到转向节，其中，第四旋转连接件相对于车辆的前后轴线布置在第三旋转连接件的内部。

14.根据权利要求10所述的悬挂系统，其中，第一构件在第一旋转连接件和第二旋转连接件处结合到车辆的所述一部分，第一构件围绕延伸穿过第一旋转连接件和第二旋转连接件的第一轴线可枢转，第二构件在第三旋转连接件处可旋转地结合到第一构件，第二构件在第五旋转连接件处可旋转地结合到转向节，第三轴线延伸穿过第三旋转连接件和第五旋转连接件，其中，第一轴线在水平面上的投影和第三轴线在水平面上的投影在转向节前方的点处相交。

15.根据权利要求10所述的悬挂系统，其中，第二构件具有纵向轴线，所述纵向轴线被定向为大致垂直于第一构件的与第二构件可旋转地连接的一部分。

16.根据权利要求10所述的悬挂系统，其中，第二构件包括扭矩连杆，所述扭矩连杆被构造成对回弹扭矩作出反应，所述回弹扭矩作用在附着到转向节的车轮上。

17.一种车辆，包括根据权利要求10所述的悬挂系统。

18.一种用于车辆的车轮悬挂系统，所述悬挂系统包括：第一构件，在第一旋转连接件和第二旋转连接件处结合到车辆的一部分，其中，第二旋转连接件相对于车辆的前后轴线布置在第一旋转连接件的外部。

19.根据权利要求18所述的悬挂系统，其中，第一构件包括下控制臂。

20.根据权利要求1所述的悬挂系统，所述悬挂系统还包括：

转向节，可旋转地结合到第一构件；

弹簧，可操作地结合到第一构件，位于转向节的旋转轴线的后方；

减震器，可操作地结合到第一构件，位于转向节的旋转轴线的后方。

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