CN103328235A - 车轮悬架和机动车辆 - Google Patents

Abstract

一种机动车辆，具有用于后轮的车轮悬架。该车轮悬架包括轮轴壳(11)和框架结构(9)。若干控制连杆在该框架结构(9)与该轮轴壳(11)之间延伸，并且包括下后连杆(13)、拖曳连杆和前束连杆(16、17)、以及彼此交叉的第一和第二外倾连杆(18、19)。所述拖曳连杆(16)和所述下后连杆(13)形成绕下摇摆轴线可摇摆的下三角形连杆。所述第一外倾连杆(18)和所述第二外倾连杆(19)一起形成绕上摇摆轴线可摇摆的上三角形连杆。上下摇摆轴线在水平面内彼此形成位于间隔0-5°内的第一角度。上下摇摆轴线在垂直纵向平面内彼此形成位于间隔1-8°内的第二角度。

Description

车轮悬架和机动车辆

技术领域

本发明大体涉及机动车辆尤其是客车、运动型多功能车(SUV)和轻型卡车的后轮的悬架。更具体地，本发明涉及一种如在权利要求1的前序部分中所限定的车轮悬架。本发明还涉及一种具有这样的车轮悬架的机动车辆。在WO2008/053034中公开了这种车轮悬架。

背景技术

机动车辆的车轮悬架将簧上（簧载）车辆质量的架构连接至非簧上和旋转的轮胎-车轮组合的架构。此外，车轮悬架控制轮胎-车轮组合相对于来自道路的外部影响以及来自由驾驶员通过发动机-变速器系统、制动系统、转向系统和车轮悬架发起的推进、制动和转向的内部影响的运动模式。

在车辆的转向、推进和制动方面的整体可控性与四个轮胎-车轮组合的运动模式密切相关。四个轮胎-车轮组合的运动受到车轮悬架的相应的悬架装置的独立控制。四个轮胎-车轮组合构成连接至车辆的簧上质量的非簧上质量，驾驶员被连接至所述簧上质量。在组合的向前行进(颠簸)、弹跳、摇摆/变向、横摇、纵摇和偏航的车辆运动期间，这些运动模式和它们的时间导数在所有方向上应受到控制，使得驾驶员的正常的控制能力使整个综合车辆运动模式能够以安全方式得到完全控制。应注意的事实是，有用的控制信号和干扰噪音叠加，并且除此之外，客观地可测量的干扰噪音频繁地强过有用的控制信号。

车辆是具有人类在控制回路中的复杂系统。虽然可模拟或测量车辆的响应于驾驶员输入中的动态特性，但这种理解并不确定‘良好操纵’的问题，除非辅以人类作为控制系统如何工作以及驾驶员的大脑在车辆控制中如何工作的理解。

因此，重要的是提供系统机动化，其具有被定义为在诸如受控构造的飞机的安全关键系统中常用的 “故障操作、故障操作、故障安全”的通信环的综合操作。这需要四重冗余的通信环和不同的后备系统，其中在我们的例子中的命令介质是整个车辆-悬架架构。在此处，命令介质中的冗余将被看作功率谱的叠加层的信息流，其中驾驶员的感官系统能够以如我们的眼睛能够同时察觉几种颜色或我们的耳朵能够同时察觉音乐中的几种音调相类似的方式感测同时发生的运动模式。

发明内容

本发明的目的是提供用于机动车辆的改进的车轮悬架。尤其是，目的在于具有较高刚度的车轮悬架。更确切地说，本发明的目的是提供以最大化牵引为目标的后车轮悬架。再更准确地说，本发明的目的是在车轮即轮胎与道路之间提供均匀的接触压力。此外，本发明的目的是提供以对于正常事件以及关键突发事件而言最大化人相容控制为目的的车辆。

本发明的另一个目的是提供允许对轮胎与道路相互作用的结构性结合进行控制的车轮悬架以及控制构成车辆的不同的交叉耦合惯性系统。

本发明的另一个目的是满足一组功能以在每种特定的驱动条件下最大化牵引功率，以及当作为范德瓦耳斯力的扩展视图的偶极结合的往复运动在结构分子间结合与该结构分子间结合的损失之间改变时，最大化对控制在驾驶员、车辆和道路之间在附接的极限下的相互作用的人类能力的相容性。

本发明的另一个目的是满足一组功能以最大化在每种驱动条件下的牵引功率，以及对于当簧载车身惯性对驾驶员车辆控制回路具有影响(如通过交叉耦合横摇和偏航运动的影响)时的驱动条件下最大化对控制在驾驶员、车辆和道路之间的相互作用的人类能力的相容性。

这些和其它目的通过最初限定的车轮悬架来实现，在该车轮悬架中，控制连杆与下摇摆轴线形成虚拟的下三角形连杆并且与上摇摆轴线形成虚拟的上三角形连杆，并且该车轮悬架的特征在于，下摇摆轴线和上摇摆轴线在纵向方向和横向方向的平面内彼此形成第一角度，该第一角度位于间隔0-5°内，并且下摇摆轴线和上摇摆轴线在纵向方向和垂直方向的平面内彼此形成第二角度，该第二角度位于间隔1-8°内。

已经证实，由于车轮悬架在各种驱动条件期间确保在车轮即轮胎与道路之间的更加均匀的接触压力，所以具有相交的外倾连杆的构造将有助于改进的牵引。轮胎与道路之间的结构性结合将得到增强，从而在每种驱动条件下确保高牵引功率。在结构性结合无法支持驾驶员要求的车辆性能的情况下，这种牵引损失将被减轻至与驾驶员控制能力相容的行为。

在车辆坐标系中由悬架运动学限定的轮轴壳的运动具有控制连杆的高阶的且精确限定的拓扑结构，使得对于车辆的设计载荷构造的瞬时运动中心定位在远在车轮的外部的位置处并然后在轮轴的后方或者在远在车轮的内部的位置处并然后在轮轴的前方。这对于考虑到当暴露于向前移动的垂直道路影响时悬架运动的不同自由度的同步的均匀接触压力是有利的。这种运动，作为由期望的运动学限定的轮轴壳与车身的相对运动限定的车轮与轮胎的弹起运动，由于相对于道路的纵向运动，在车轮和轮胎的平面内具有绕轮轴的叠加旋转运动。运动的拓扑结构和瞬时中心的选择使得这些叠加的运动将重合，使得轮胎与道路接触将被赋予均匀的应力分布以便最大化结构性结合以及轮胎对道路牵引。此外，该拓扑结构允许考虑对于驱动穿过曲线有利的外倾变化的要求，所述外倾变化也将如由上文相对于车身的期望运动学提及的前束变化来补偿。对于转弯和所有其它驱动条件，拓扑结构必须为车轮悬架的所有悬架构件提供瞬时运动动作的复杂的几何函数。在任何时候，具有横向加速度的车辆遵循由在道路固定坐标系中的弧形的瞬时中心限定的路径。该弧形的半径也许是变化的，但是在任何瞬时，路径是特定的弧形。具有来自在微秒期间结构性结合的牵引能力的车辆轮胎需要在两个轮胎的牵引功率的同步，使得：所有不同的悬架构件的瞬时运动动作，为了在范德瓦耳斯力的极短持续时间期间在整个轮胎接触印迹上的最大化结构性结合，与朝着在道路固定坐标系中的车辆的瞬时转向中心所同步的公共方向重合。对于车辆的设计载荷控制连杆的上述精确限定的拓扑结构具有适于所有不同水平的加速度和弧路径的补偿特征，使得：内车轮将具有使瞬时运动中心移动至在车辆坐标系中看时远在车轮的外部的位置处的位置并且然后在悬架反弹时在车轮中心前方的功能，而外车轮将具有使瞬时运动中心移动至在车辆坐标系中看时远在车轮的内部的位置处的位置并然后在悬架撞击时在车轮中心的前方的功能，且内车轮和外车轮的瞬时运动中心朝如在道路固定坐标系中限定的车辆的转向中心定向地汇聚。车轮的驱动接头中心可沿着与垂直方向和纵向垂直的横向方向定位在离框架结构一定的横向距离处，其中瞬时运动中心位于离驱动接头中心比所述横向距离长得多的一定距离处。

应注意的是，根据本发明的车轮悬架适合于框架结构连接至车身的车辆，例如在车辆的前部处具有发动机的车辆；以及框架结构直接连接至发动机-变速器系统的车辆，例如在驾驶员的位置后方的位置处具有发动机和变速器的车辆。

第一上外倾连杆在第一外倾框架位置处连接至框架结构，并且第二上外倾连杆在第二外倾框架位置处连接至框架结构，其中上摇摆轴线延伸过所述第一外倾框架位置和所述第二外倾框架位置。第一外倾框架位置相对于正常驱动方向而言沿着纵向方向定位在比第二外倾框架位置更前方的位置处。当施加向前推进力时以及当施加向后制动力时，沿着纵向方向和横向方向的第一外倾壳位置和第二外倾壳位置可使得能够将后轮的运动控制成大致平行于纵向方向。

此外，拖曳连杆在拖曳连杆框架位置处连接至框架结构，并且下后连杆在下后连杆框架位置处连接至框架结构，其中下摇摆轴线延伸过所述拖曳连杆框架位置和所述下后连杆框架位置。拖曳连杆框架位置相对于正常驱动方向而言沿着纵向方向定位在比下后连杆框架位置更前方的位置处。此外，拖曳连杆和下后连杆两者相对于垂直方向在轮轴的下方延伸。以在车轮悬架中的最低可能的弹性链采取尽可能接近轮胎与道路之间的接触部的横向截荷，该构造有助于在横向方向上的最低可能的弹性。

根据实施例，下摇摆轴线和上摇摆轴线在纵向方向和垂直方向的平面内相对于纵向方向均向下且向后倾斜。

根据另一实施例，下摇摆轴线在纵向方向和垂直方向的平面内相对于纵向轴线以第三角度向下且向后倾斜，其中，所述第三角度位于间隔2-7°内。由于下摇摆轴线的倾斜，拖曳连杆框架位置沿着垂直方向定位在比下后连杆框架位置更高的位置处。

根据另一实施例，上摇摆轴线在纵向方向和垂直方向的平面内相对于纵向轴线以第四角度向下且向后倾斜，其中，所述第四角度位于间隔3-12°内。由于上摇摆轴线的倾斜，第一外倾框架位置沿着垂直方向定位在比第二外倾框架位置更高的位置处。当轮轴壳在垂直方向上向上移动时，该特征还可使得能够控制车轮中心在纵向方向在向后方向上的运动。

根据另一实施例，在垂直方向上看时，拖曳连杆和下后连杆在公共虚拟下部点处交叉，其中，第一线，其从下摇摆轴线垂直延伸并且通过下部点，在车辆弹簧的压缩和伸长期间旋转，使得第一悬架装置的第一线在车辆的驱动期间保持与第二悬架装置的第一线近似平行。由于该构造，第一和第二悬架装置的第一线朝如在道路固定坐标系中限定的车辆的瞬时转向中心定向地汇聚。

而且，在垂直方向看时，第一上外倾连杆和第二上外倾连杆在公共虚拟上部点处交叉，其中，第二线，其从上摇摆轴线垂直延伸并且通过上部点，可在车辆弹簧的压缩和伸长期间旋转，使得第一悬架装置的第二线在车辆的驱动期间保持与第二悬架装置的第二线近似平行。由于该构造，第一和第二悬架装置的第二线朝如在道路固定坐标系中限定的车辆的瞬时转向中心定向地汇聚。

再者，前束连杆限定第三线，该第三线在垂直方向看时垂直或大致垂直于上和下摇摆轴线延伸，并且在车辆弹簧的压缩和伸长期间可旋转，使得第一悬架装置的第三线在车辆的驱动期间保持与第二悬架装置的第三线近似平行。由于该构造，第一和第二悬架装置的第三线朝如在道路固定坐标系中限定的车辆的瞬时转向中心定向地汇聚。

根据另一实施例，车辆弹簧经弹簧附件与轮轴壳相连接，并且其中，该弹簧附件相对于正常驱动方向沿着纵向方向位于轮轴的后方。由于该构造，允许向前定向的拖曳连杆从在正常驱动期间的预加载状态进入到在道路冲击轮胎-车轮组合的时刻的较少负载状态，该作用从相消干扰的原理来讲将提供从悬架到车身中的最低可能的结构生成噪声。

根据另一实施例，弹簧附件直接连接在轮轴壳上。通过这样的车辆弹簧附件，弹簧作用直接被引入到承载车轮的轮轴壳中。因此，该更加直接的作用可增强悬架功能。

根据另一实施例，车辆弹簧经推杆作用于轮轴壳上，其中，该车辆弹簧经枢转连接构件连接至推杆。

根据另一实施例，车辆弹簧包括相对于正常驱动方向横向于纵向方向延伸的片簧或由所述片簧构成。

根据另一实施例，弹簧附件包括附接元件，所述附接元件具有连接至轮轴壳并且相对于所述轮轴壳可旋转的第一端和连接至车辆弹簧并且相对于所述车辆弹簧可旋转的第二端。有利地，弹簧附件被构造成当在垂直方向上弹动时允许在车辆弹簧与轮轴壳之间的相对横向运动。

根据另一实施例，其中，车轮悬架包括减振器，该减振器经减振器附接件附接到轮轴壳，并且其中，该减振器附接件被设置在如下位置：该位置位于离弹簧附件一定距离处并且在相对于正常驱动方向沿着纵向方向在由轮轴壳支撑的轮轴的前方。该构造有助于满足来自道路的快速冲击，其中，减振器的液压特性将通过使得第一和第二外倾连杆能够从在正常驱动期间的预加载状态进入到在道路障碍物冲击轮胎-车轮组合的时刻的较少负载状态而产生显著的阻力，这种作用从相消干扰的原理来讲将提供从悬架到车身中的最低可能的结构生成噪声。

根据本发明的另一实施例，在沿纵向方向看时，第一上外倾连杆和第二上外倾连杆彼此交叉。已经证实，该构造也有助于确保轮胎与道路之间的更加均匀接触和更佳结构性结合的车轮悬架。此外，在沿垂直方向看时，拖曳连杆和前束连杆可彼此交叉。

下后连杆、拖曳连杆、前束连杆和上外倾连杆的拓扑结构的目的在于提供：如由车轮悬架的拓扑结构限定的轮胎-车轮组合的运动模式的瞬时中心，与如由如连接至车身并且因此在车身固定坐标系中限定的车轮悬架的拓扑结构限定的轮轴壳和轮胎-车轮组合的运动模式的瞬时运动中心重合，以在具有限定为均匀接触压缩相互作用的道路接触部的情况下与环绕轮轴旋转的轮胎-车轮组合的瞬时运动中心重合，其中，在道路固定坐标系中限定轮胎到道路接触部。因此，考虑到在任何时候，车辆，其具有朝在道路固定坐标系中限定的瞬时转向中心的横向加速度，并且牵引能力为在微秒期间结构性结合的函数的车辆所有四个轮胎，要求车辆悬架的所有不同悬架构件的瞬时运动动作同步以与朝在道路固定坐标系中的车辆的瞬时转向中心的公共方向重合，如上所述的该瞬时运动中心是车轮悬架的所有悬架构件的瞬时运动动作的复杂几何函数。借助根据本发明的车轮悬架的拓扑结构，内车轮将具有使瞬时运动中心移动至在车辆坐标系中看时远在车轮的外部然后在悬架反弹时在轮轴的前方的位置的功能，而外车轮将具有使瞬时运动中心轴移动至在车辆坐标系中看时远在车轮的内部然后在悬架撞击时在轮轴的前方的位置处的功能，且内车轮和外车轮的瞬时运动中心与如在道路固定坐标系中限定的车辆的转向中心定向地重合。该拓扑结构对于满足均匀分布的剪切力模式的愿望是有利的，这使得对于各种驱动状况来说在范德瓦耳斯力的极短的持续时间期间能够最大化在整个轮胎接触印迹上的结构性结合。

下后连杆、拖曳连杆、和上外倾连杆的拓扑结构提供主销位置和主销轴线的倾斜，使得驱动接头中心将位于主销轴线的外侧，其中，作为由五个相互依赖的控制连杆的拓扑结构赋予的运动模式的结果，主销轴线在轮轴壳环绕该主销轴线旋转的每个时刻是瞬时轴线。

作为推进功率(Nm/s)脉动的转矩(Nm)脉动(1/s)可提供通常被称为转矩转向的东西。该效果对于各左侧和右侧来说由来自驱动轴的推进功率脉动引起作为赋予作用-反作用效果，使得轮胎与道路接触将在轮胎-车轮组合上沿向前方向产生力，并且在轮轴壳位置中的控制连杆将在轮胎-车轮组合上沿向后方向产生力。该作用-反作用效果对于在控制连杆中不具有弹性的悬架而言产生朝前束的趋势，该效果通过对拓扑结构和弹性运动学特性的选择能够最小化或甚至朝后束颠倒。

在本发明中的方法的目的是：平衡从发动机通过变速器到驱动轴、在轮胎-车轮组合上驱动接头到轮轴到道路的向前推进功率脉动，使得来自悬架拓扑结构和弹性运动学的上述前束效应将得到平衡。利用在车轮轴承上的向前推进力，在驱动接头上传输的所施加的发动机扭矩将具有从车轮轴承到轮轴的反作用力，使得：在任何方向上对转向是柔性的驱动接头的中心将使轮轴壳和轮胎-车轮组合朝期望的反作用前束转向。该力和力矩的平衡根据对限定主销位置相对于驱动接头的中心的主销轴线偏移、主销轴线角度和假想瞬时轴线的上外倾连杆的假想瞬时中心的选择自由来调整，以便从“相消干扰”产生最大化的均匀的“牵引功率”。

该目标也由最初限定的包括如上所限定的车轮悬架和车身的机动车辆实现。

附图说明

现在将借助于仅通过举例给出的各个实施例的描述并且参考这里所附的图形更加密切地解释本发明。

图1示意性地示出机动车辆的指示车辆的六个自由度的透视图。

图2示意性地示出具有根据本发明的后车轮悬架的机动车辆的俯视图。

图3示意性地示出具有根据本发明的后车轮悬架的另一机动车辆的俯视图。

图4示出根据第一实施例的悬架装置的俯视图。

图5示出图4中的悬架装置的后视图。

图6示出图4中的悬架装置的侧视图。

图7示出根据第二实施例的悬架装置的俯视图。

图8示出图7中的悬架装置的后视图。

图9示出图7中的悬架装置的侧视图。

图10示出根据第三实施例的悬架装置的后视图。

图11示出根据第四实施例的悬架装置的后视图。

图12-14示出图7中的悬架装置的俯视图。

图15示出包括如图7所示的第一和第二悬架装置的悬架的俯视图。

图16示出图7和图8的视图中的主销轴线。

具体实施方式

图1公开了以六个自由度的机动车辆的动力学，所述六个自由度示出如下：

上下运动=垂荡（heave）

左右运动=摇摆（sway）

前后运动=颠簸（surge）

绕水平横向方向Y的角度改变=纵摇（pitch）；

绕垂直方向Z的角度改变=偏航；和

绕水平纵向方向x的角度改变=横摇（roll）。

图2公开包括车辆主体1和发动机-变速器系统的机动车辆，所述发动机-变速器系统包括发动机2和变速器3。发动机2设置在机动车辆的前部。变速器3包括驱动轴4。机动车辆具有两个车轮悬架，一个用于前轮5的前车轮悬架，以及一个用于后轮6的后车轮悬架。驱动轴4以不同的驱动构造诸如机动车辆的前轮驱动、后轮驱动或全轮驱动将变速器3连接至车轮5、6。前车轮悬架包括用于右前轮5的悬架的第一悬架装置7和用于左前轮5的悬架的第二悬架装置7。后车轮悬架包括用于右后轮6的悬架的第一悬架装置8和用于左后轮6的悬架的第二悬架装置8。

机动车辆还包括框架结构9。在图2中公开的实施例中，框架结构9直接连接至车辆主体1。图3中公开的实施例与图2中公开的实施例的不同之处在于，框架结构9直接连接至发动机-变速器系统，并且发动机3设置在机动车辆的更加中心的位置，在变速器和后车轮悬架的前方但在驾驶员的位置的后方。

机动车辆在向前的正常驱动状态下具有正常驱动方向，该正常驱动方向与机动车辆的水平纵向方向X一致，并且垂直于水平横向方向Y且垂直于垂直方向Z。

本发明涉及用于后轮的车轮悬架。现在将参照图4-10解释后车轮悬架的优选的实施例。应注意的是，虽然在下文中公开的实施例涉及后轮6被驱动的机动车辆，但是后车轮悬架也适用于具有非驱动后轮诸如前轮驱动车辆构造的机动车辆。

每个悬架装置8包括适于支撑轮轴12的轮轴壳11，后轮6安装在该轮轴12上。轮轴12在驱动接头中心10处连接至相关联的驱动轴4。轮轴壳11和轮轴12限定车轮中心，即，车轮6的转动中心。

车辆弹簧14被设置用于支承车辆主体1的重量，或车辆主体1的重量的一部分。车辆弹簧14在一端处连接至车辆弹簧质量。车辆弹簧14在另一端处直接或经弹簧附件间接地连接至轮轴壳11。弹簧附件相对于正常驱动方向而言沿着纵向方向X位于轮轴12的后方。有利地，弹簧附件相对于垂直方向Z而言位于车轮中心的下方。

每个悬架装置8还包括多个相互依赖的控制连杆，各自在框架结构9与轮轴壳11之间延伸并且连接框架结构9与轮轴壳11。

所述多个相互依赖的控制连杆包括下后连杆13，参见图4-10。下后连杆13借助于在下后连杆壳位置33处的下后连杆壳接头连接至轮轴壳11，并且借助于在下后连杆框架位置23处的下后连杆框架接头连接至框架结构9。下后连杆壳位置33和下后连杆框架位置23两者相对于垂直方向Z而言位于车轮中心的下方，参见图8。

根据第一实施例，参见图4至图6，下后连杆13承载车辆弹簧14。然后，将车辆弹簧14连接至在位于将由轮轴壳11相对于正常驱动方向而言沿着纵向方向X支撑的轮轴12的后方的下后连杆位置21处的下后连杆13。弹簧附件在这个实施例中由在下后连杆壳位置33处的下后连杆壳接头形成。

根据第二实施例，图7至图9，弹簧附件14a直接连接在轮轴壳11上。然后，相对于垂直方向Z而言，下后连杆13可延伸在弹簧附件14a下，如可在图9和图10中看到的。此外，下后连杆壳位置33可位于弹簧附件14a下方，参见图9。在图9中，下后连杆壳位置33相对于正常驱动方向而言沿着纵向方向X设置在弹簧附件14a的正下方。

车辆弹簧14可包括或由以下构成：轴向压缩弹簧，诸如气弹簧、螺旋弹簧，如图4至图9中所示，或螺旋套覆减振器构造，即，环绕减振器元件布置的螺旋弹簧，如图11中所示。应注意的是，这样的螺旋套覆弹簧不一定排除将在下文中更密切地解释的减振器15。车辆弹簧14还可包括或由以下构成：扭杆或主动致动器。

根据第三实施例，车辆弹簧14可包括相对于正常驱动方向而言横向于纵向方向X延伸的片簧或由所述片簧构成，如图10中所示。弹簧附件14a则可包括附接元件，该附接元件具有连接至轮轴壳11并且相对于轮轴壳11可旋转的第一端14b以及连接至车辆弹簧14并且相对于车辆弹簧14可旋转的第二端14c。

根据第四实施例，车辆弹簧14可被设置成经推杆14e作用于轴壳11上，如图11中所示。车辆弹簧14在示出的第四实施例沿水平或大致水平面延伸，和更具体地，平行于或大致平行于横向方向Y。推杆14e向上且向内延伸，并且在一端处经推杆接头14f连接至下后连杆13。推杆接头14f定位在离轮轴壳11和下后连杆壳位置33相对小的距离处，使得该布置确保力经下后连杆13转移至轮轴壳11。替代地，代替附接到后下连杆13，推杆14e可直接连接至轮轴壳11。在另一端处，推杆14e经接头连接至枢转连接构件14g。枢转连接构件14g附接到框架结构9并且相对于框架结构9枢转，或它可直接连接至发动机-变速器系统。枢转连接构件14g绕与纵向方向X平行或大致平行延伸的轴线枢转。车辆弹簧14在一端处连接至车辆弹簧质量并且在另一端处连接至枢转连接构件14g。应注意的是，推杆14e和车辆弹簧14可沿与图11中公开的方向不同的方向延伸。推杆14e的设置赋予自由度以将车辆弹簧14定位在任何适当的位置和方向上。

每个悬架装置8还包括减振器15，该减振器15经减振器附接件35附接到轮轴壳11。减振器附接件35设置在位于离车辆弹簧14一定的距离并且在轮轴12前方的位置处。减振器附接件35相对于正常驱动方向而言沿着纵向方向X由轮轴壳11支撑。

悬架装置8的多个控制连杆还包括拖曳连杆16和前束连杆17。拖曳连杆16和前束连杆17可操作以控制轮轴壳11以维持后轮6大致平行于纵向方向X。相对于垂直方向Z而言，拖曳连杆16和前束连杆17两者在轮轴12下方延伸，参见图5、图8和图10。

更具体地，拖曳连杆16可操作以提供控制车轮中心在纵向方向X上的运动的高阶功能，以及控制轮轴壳11以使得后轮6与纵向方向X大致平行的低阶功能。

前束连杆17可操作以提供控制轮轴壳11以使得后轮6与纵向方向X大致平行的高阶功能。

拖曳连杆16借助于在拖曳连杆框架位置26处的拖曳连杆框架接头连接至框架结构9。前束连杆17借助于在前束连杆框架位置27处的前束连杆框架接头连接至框架结构9。拖曳连杆16借助于在拖曳连杆壳位置36处的拖曳连杆壳接头连接至轮轴壳11。前束连杆17借助于在前束连杆壳位置37处的前束连杆壳接头连接至轮轴壳11。

拖曳连杆框架位置26位于车轮中心和轮轴12的前方，参见图4和图7。前束连杆框架位置27位于车轮中心和轮轴12的前方或可位于车轮中心和轮轴12的后方。此外，相对于垂直方向Z而言，拖曳连杆壳位置36和前束连杆壳位置37位于车轮中心的下方，参见图5、图8和图10。

应注意的是，根据替代实施例，拖曳连杆壳位置36与图4和图7中公开的相比可位于更后方。举例来说，拖曳连杆16可延伸到拖曳连杆壳位置36在车轮中心和驱动接头中心10的正下方或大致正下方，并且相对于正常前进驱动方向位于后车轮中心和驱动接头中心10的后方。

然而，如图4-10中所公开的，拖曳连杆框架位置26比前束连杆框架位置27相对于正常驱动方向而言沿着纵向方向X定位在更前方的位置处，而拖曳连杆壳位置36比前束连杆壳位置37沿着纵向方向X定位在更后方的位置。这意味着沿垂直方向Z看时拖曳连杆16和前束连杆17将彼此交叉，如可在图4和图7中看到的。

此外，悬架装置8的多个控制连杆包括第一上外倾（拱曲）连杆18和第二上外倾连杆19。第一上外倾连杆18借助于在第一外倾框架位置28处的第一外倾框架接头连接至框架结构9。第二上外倾连杆19借助于在第二外倾框架位置29处的第二外倾框架接头连接至框架结构9。第一上外倾连杆18借助于在第一外倾壳位置38处的第一外倾壳接头连接至轮轴壳11。第二上外倾连杆19借助于在第二外倾壳位置39处的第二外倾壳接头连接至轮轴壳11。

第一外倾框架位置28相对于正常驱动方向而言沿着纵向方向X定位在比第二外倾框架位置29更前方的位置处。第一外倾壳位置38相对于正常驱动方向而言沿着纵向方向X定位在比第二外倾壳位置39更后方的位置处。因此，在垂直方向Z上看时，第一上外倾连杆18和第二上外倾连杆19彼此交叉，参见图4和图7。

而且，第一外倾框架位置28沿着垂直方向Z定位在比第二外倾框架位置29更高的位置处，并且第一外倾壳位置38沿着垂直方向Z定位在比第二外倾壳位置39更低的位置处。因此，在纵向方向X看时，第一外倾连杆18和第二上外倾连杆19也彼此交叉，参见图5、图8和图10。

第一外倾壳位置38和第二外倾壳位置39两者相对于垂直方向Z而言位于车轮中心和轮轴12的上方。更具体地，第一外倾连杆18和第二外倾连杆19两者相对于垂直方向Z而言位于轮轴12的上方。

参考图12-14，可看到的是，拖曳连杆16沿着延伸过拖曳连杆框架位置26和拖曳连杆壳位置36的纵向轴线延伸或限定该纵向轴线。下后连杆13沿着延伸过下后连杆框架位置23和下后连杆壳位置33的纵向轴线延伸或限定该纵向轴线。当在垂直方向上看时，这两个控制连杆16和13以及它们的相应的纵轴线在公共虚拟下部点C处汇合，参见图12。

因此，拖曳连杆16和下后连杆13一起形成在轴壳11的下部分处的虚拟的下三角形连杆。虚拟的下部点C的移动由下三角形连杆的下摇摆轴线S1确定，参见图13。下摇摆轴线S1延伸过拖曳连杆框架接头的拖曳连杆框架位置26和下后连杆框架接头的下后连杆框架位置23，并且由拖曳连杆框架接头的拖曳连杆框架位置26和下后连杆框架接头的下后连杆框架位置23限定。对于极小的移动，该移动的方向可由沿着从在下摇摆轴线S1上的点D垂直延伸并且通过下部点C的第一线E的任何点确定。

第一上外倾连杆18沿着延伸过外倾连杆框架位置28和外倾连杆壳位置38的纵向轴线延伸或限定该纵向轴线。第二上外倾连杆19沿着延伸外倾框架连杆位置29和外倾连杆壳位置39的纵向轴线延伸或限定该纵向轴线。当在垂直方向上看时，这两个控制连杆18和19以及它们的相应的纵轴线在公共虚拟上部点C'处汇合，参见图13。因此，第一上外倾连杆18和第二上外倾连杆19一起形成在轴壳11的上部处的虚拟的上三角形连杆。虚拟的上部点C'的移动由虚拟的上三角形连杆的上摇摆轴线S2确定，参见图4和图7。上摇摆轴线S2延伸过第一外倾框架接头的第一外倾框架位置28和第二外倾框架接头的第二外倾框架位置29，并且由第一外倾框架接头的第一外倾框架位置28和第二外倾框架接头的第二外倾框架位置29限定。对于极小的移动，该移动的方向可由沿着从在上摇摆轴线S2上的点D'垂直延伸并且通过上部点C'的第二线E'的任何点确定。

如可在图14中看到的，上摇摆轴线S2和下摇摆轴线S1在纵向方向X和横向方向Y的平面内(即，当沿垂直方向看时)彼此形成第一角度α。该第一角度α位于间隔0-5°内，优选地位于间隔0-4°内，更优选地位于间隔0-3°内，并且最优选地位于间隔0-2°内。此外，上摇摆轴线S2和下摇摆轴线S1中的每一者平行或近似平行于纵向方向X，或在纵向方向X和横向方向Y的平面内与纵向方向X(即，当沿垂直方向看时)形成小角度。该小角度位于间隔0-5°内，优选地位于间隔0-4°内，更优选地位于间隔0-3°内，并且最优选地位于间隔0-2°内。

下摇摆轴线S1和上摇摆轴线S2在纵向方向X和垂直方向Z的平面内彼此还形成第二角度β，参见图6和图9。该第二角度β 位于间隔1-8°内，优选地位于间隔2-7°内，更优选地位于间隔3-6°内，并且最优选地位于间隔3-5°内。

下摇摆轴线S1和上摇摆轴线S2两者在纵向方向X和垂直方向Z的平面内相对于纵向方向X向下且向后倾斜，参见图6和图9。

下摇摆轴线S1在纵向方向X和垂直方向Z的平面内相对于纵向方向X以第三角度γ向下且向后倾斜。该第三角度γ位于间隔2-7°内，优选地位于间隔3-5°内，参见图6和图9。

上摇摆轴线S2在纵向方向X和垂直方向Z的平面内相对于纵向方向X以第四角度φ向下且向后倾斜。该第四角度φ位于间隔3-12°内，优选地位于间隔4-11°内，更优选地位于间隔5-10°内，并且最优选地位于间隔6-9°内，参见图6和图9。

前束连杆17限定可摇摆地轴颈安装在框架结构9中的第三线E”，参见图14。如还可在图14中看到的，第一线E、第二线E'和第三线E”彼此平行或近似平行，或者它们在纵向方向X和横向方向Y的平面内(即，当沿垂直方向看时)可相对于彼此形成小角度。特别地，垂直于摇摆轴线S1的第一线E 和垂直于摇摆轴线S2的第二线E当沿垂直方向看时彼此可形成对应于第一角度α的小角度。

在轴承和轮轴上车轮和轮胎所附接到的轮轴壳的瞬时运动中心在第一线E、第二线E'和第三线E”汇聚或在垂直方向上看时理论上相互交叉的地方获得，其中，垂直方向垂直于道路并且因此轮胎垂直于道路接触印迹。

由于下摇摆轴线S1和上摇摆轴线S2彼此形成相对小的角度并且具有从纵向方向X的小的或极小的倾斜，所以瞬时运动中心将定位在远在车轮6外部的位置处然后在轮轴的后方，如由线E和E’所指示，或在远在车轮6的内部的位置然后在轮轴的前方。

如可在图12-14和图15中看到的，瞬时运动中心位于离驱动接头中心10一定距离处，该一定距离比在驱动接头中心10与框架结构9之间的沿着垂直于垂直方向Z和纵向方向X的横向方向Y的横向距离长得多。

由于前束连杆17限定可摇摆地轴颈安装在框架结构9中的第三线E”，如可在图12-14中看到的，所以在轮平面中旋转的轮轴壳11及车轮和轮胎的瞬时运动中心将在离车轮的远距离处重合。这使得可使由与框架相接触的悬架所限定的拓扑结构所限定的运动与在轮胎与道路相接触时车轮和轮胎绕轮轴旋转的运动同步，使得期望最大化的来自应力的均匀分布的结构性结合得以实现。

参考图15，可解释的是，在车辆弹簧14的压缩和伸长期间第一线E将转动使得：在车辆通过曲线的驱动期间，第一悬架装置8的第一线E保持平行或近似平行于第二悬架装置8的第一线E。这意味着，当车辆经过曲线向左转向时，即，当车辆弹簧14受到压缩时，在右侧处的第一悬架装置8的第一线E将略向后方后束（toe out）转动，并且当对于相同的曲线车辆弹簧14伸长时，在左侧处的第二悬架装置8的第一线E将略向前前束（toe in）转动。

此外，在车辆弹簧14的压缩和伸长期间，第二线E'和第三线E”将以与第一线E类似的方式转动，并且使得第一悬架装置的第二线E’和第三线E”保持平行或近似平行于第二悬架装置的第二线E'和第三线E”，以使得第一和第二悬架装置的第一线E、第二线E'和第三线E”在作为车辆的转动中心的公共运动中心处汇聚或理论上相互交叉。

在任何时候，具有任何水平的横向加速度的车辆遵循弧形44的路径，具有在道路固定坐标系中的瞬时运动中心45。该弧形44的半径改变，但在任何瞬时，所有旋转的轮胎应得到轮胎接触印迹46的与限定在道路固定坐标系中的车辆行进的弧形44的路径同步的模式。

系统对于在运动中心45中施加的力而言是稳健的。对于每个瞬时的轮胎接触印迹46中的所有接触点的复杂整合，由来自利用将被定向成朝向车辆的瞬时转动中心的纯拉和推的力的所有控制连杆的综合运动提供。这对于所有驱动情况而言对于实现“最小功率损耗”和均匀的接触压缩相互作用是有利的。

这需要：转弯内悬架装置8将具有使瞬时运动中心移动至在车辆坐标系中看时远在轮6的外部的位置处的位置并然后在悬架反弹时在轮轴12的前方的功能，并且转弯外悬架装置8将具有使瞬时运动中心移至当在车辆坐标系中看时远在轮6的内部的位置处的位置并然后在悬架撞击时在轮轴的前方的功能，所述悬架撞击由线E、E'、E”限定以朝在道路固定坐标系中限定的车辆的瞬时转动中心定向地汇聚。

该拓扑结构对于满足均匀分布的剪切力模式的愿望是有利的，这使得对于各种驱动状况来说在范德瓦耳斯（Van der Waals）力的极短的持续时间期间能够最大化在整个轮胎接触印迹上的结构性结合。

图16指示主销轴线50的位置、或大致位置。作为由五个相互依赖的控制连杆13、16、17、18和19的拓扑结构所赋予的运动模式的结果，主销轴线50在每个时刻是瞬时轴线，轮轴壳11环绕其旋转。

第一外倾连杆18和第二外倾连杆19以及拖曳连杆16和下后连杆13一起的拓扑结构从虚拟瞬时中心C和C’的选择自由提供主销轴线50的主销倾斜度和主销位置，也参见图12-14，使得来自驱动接头中心10的纵向推进力矩和力以及来自轮胎接触印迹46的推进力环绕的主销轴线50提供科学地被定义为“相消干扰”的期望的作用，以便控制轮轴壳11使得当施加推进力矩和力时轮胎-车轮组合大致平行于纵向方向X。

对于拖曳连杆16，作为替代，拖曳连杆壳位置36可相对于正常向前方向定位在比车轮中心和轮轴12的正下方或大致正下方更加靠前的位置。对于前束连杆17，前束连杆壳位置37可相对于正常向前驱动方向定位在比车轮中心和轮轴12的后方更加靠后的位置。这意味着在沿垂直方向Z看时拖曳连杆16和前束连杆17被布置成彼此不交叉。在这种情况下，前束连杆17和下后连杆12能够但不必彼此平行。

本发明并不限于所公开的实施例，而是在所附权利要求的范围内可以改变和修改。

Claims (15)

1.一种适于具有车身和发动机-变速器系统的机动车辆的后车轮的悬架的车轮悬架，所述车轮悬架限定适于与所述机动车辆的正常驱动方向平行的纵向方向(X)、与所述纵向方向(X)垂直并且当所述机动车辆处于正常驱动状态时适于垂直的垂直方向(Z)、与所述纵向方向(X)和所述垂直方向(Z)垂直的横向方向(Y)，所述车轮悬架包括：用于右后轮的第一悬架装置(8)和用于左后轮的第二悬架装置(8)，所述第一悬架装置和第二悬架装置(8)中的每一个包括：

适于支撑轮轴(12)并且限定车轮中心的轮轴壳(11)，所述后轮(6)能够安装在所述轮轴(12)上，

框架结构(9)，其适于连接至所述车身(1)或所述发动机-变速器系统(2、3)，

车辆弹簧(14)，其布置成支承所述车身的重量，以及

多个控制连杆，每个在所述框架结构(9)与所述轮轴壳(11)之间延伸并且连接所述框架结构(9)和所述轮轴壳(11)，其中，所述多个控制连杆包括：

-下后连杆(13)，

-拖曳连杆(16)，

-前束连杆(17)，

-第一上外倾连杆(18)，以及

-第二上外倾连杆(19)，

其中，在沿所述垂直方向(Z)看时，所述第一上外倾连杆(18)和所述第二上外倾连杆(19)彼此交叉，

其中，所述拖曳连杆(16)和所述下后连杆(13)一起形成绕下摇摆轴线(S1)能够摇摆的虚拟下三角形连杆，并且其中，所述第一外倾连杆(18)和所述第二外倾连杆(19)一起形成绕上摇摆轴线(S2)能够摇摆的虚拟上三角形连杆，其特征在于，

所述下摇摆轴线(S1)和所述上摇摆轴线(S2)在所述纵向方向(X)和所述横向方向(Y)的平面内彼此形成第一角度(α)，所述第一角度(α)位于间隔0-5°内，并且所述下摇摆轴线(S1)和所述上摇摆轴线(S2)在所述纵向方向(X)和所述垂直方向(Z)的平面内彼此形成第二角度(β)，所述第二角度(β)位于间隔1-8°内。

2.根据权利要求1所述的车轮悬架，其中，所述下摇摆轴线(S1)和所述上摇摆轴线(S2)两者在所述纵向方向(X)和所述垂直方向(Z)的平面内相对于所述纵向方向(X)向下且向后倾斜。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的车轮悬架，其中，所述下摇摆轴线(S1)在所述纵向方向(X)和所述垂直方向(Z)的平面内相对于所述纵向轴线以第三角度(y)向下且向后倾斜，其中，所述第三角度(y)位于间隔2-7°内。

4.根据权利要求1和3中的任一项所述的车轮悬架，其中，所述上摇摆轴线(S2)在所述纵向方向(X)和所述垂直方向(Z)的平面内相对于所述纵向轴线以第四角度(φ)向下且向后倾斜，其中，所述第四角度(φ)位于间隔3-12°内。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的车轮悬架，其中，在沿所述垂直方向(Z)看时，所述拖曳连杆(16)和所述下后连杆(13)在公共虚拟下部点(C)处交叉，并且其中，从所述下摇摆轴线(S1)垂直延伸并且通过所述下部点(C)的第一线(E)在所述车辆弹簧(14)的压缩和伸长期间转动，使得所述第一悬架装置的第一线(E)在所述车辆的驱动期间保持与所述第二悬架装置的第一线(E)近似平行。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的车轮悬架，其中，在沿所述垂直方向(Z)看时，所述第一上外倾连杆(18)和所述第二上外倾连杆(19)在公共虚拟上部点(C')处交叉，并且其中，从所述上摇摆轴线(S2)垂直延伸并且通过所述上部点(C')的第二线(E')在所述车辆弹簧(14)的压缩和伸长期间转动，使得所述第一悬架装置的第二线(E')在所述车辆的驱动期间保持与所述第二悬架装置的第二线(E')近似平行。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的车轮悬架，其中，所述前束连杆(17)限定第三线(E”)，所述第三线(E”)在沿所述垂直方向(Z)看时从所述上摇摆轴线(S2)垂直延伸，并且在所述车辆弹簧(14)的压缩和伸长期间转动，使得所述第一悬架装置（8）的第三线(E”)在所述车辆的驱动期间保持与所述第二悬架装置(8)的第三线(E”)近似平行。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的车轮悬架，其中，所述车辆弹簧(14)经弹簧附件与所述轮轴壳(11)相连接，并且其中，所述弹簧附件相对于所述正常驱动方向沿着所述纵向方向(X)位于所述轮轴(12)的后方。

9.根据权利要求8所述的车轮悬架，其中，所述弹簧附件(14a)直接连接在所述轮轴上。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的车轮悬架，其中，所述车辆弹簧(14)经推杆(14e)作用于所述轮轴壳(11)上，并且其中，所述车辆弹簧(14)经枢转连接构件(14g)连接至所述推杆(14e)。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的车轮悬架，其中，所述车辆弹簧包括相对于所述正常驱动方向横向于纵向方向(X)延伸的片簧或由所述片簧构成。

12.根据权利要求10和11中的任一项所述的车轮悬架，其中，所述弹簧附件(14a)包括附接元件，所述附接元件具有连接至所述轮轴壳(11)并且相对于所述轮轴壳(11)能够旋转的第一端(14b)和连接至所述车辆弹簧(14)并且相对于所述车辆弹簧(14)能够旋转的第二端(14c)。

13.根据至少权利要求8所述的车轮悬架，其中，所述车轮悬架包括减振器(15)，所述减振器(15)经减振器附接件(35)附接到所述轮轴壳(11)，并且其中，所述减振器附接件(35)被设置在如下位置：该位置位于离所述弹簧附件一定距离处并且沿相对于所述正常驱动方向的所述纵向方向(X)在由所述轮轴壳(11)支撑的所述轮轴(12)的前方。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的车轮悬架，其中，在沿所述纵向方向(X)看时，所述第一上外倾连杆(18)和所述第二上外倾连杆(19)彼此交叉。

15.一种包括车身、发动机-变速器系统和根据前述权利要求中的任一项所述的车轮悬架的机动车辆。

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