CN103419585A - 用于车辆的悬架臂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的悬架臂装置。其中，用于车辆的悬架臂装置包括可以被独立控制的转向轴和侧倾中心。通过将下臂和转向节之间的接头二元化为基于车轮转向的旋转部分和基于车轮上/下运动的旋转部分，使得下臂接头的功能（以用于确定转弯期间的侧倾中心高度）和转向轴位置的确定（其影响车轮振动以及直线行驶期间的刹车稳定性）可以被彼此独立地控制，从而使得侧倾中心升高，并且确定最优的转向轴（转向节主销轴）位置。

Description

用于车辆的悬架臂装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的悬架臂装置。更具体地，本发明涉及一种用于车辆的悬架臂接头装置，其中转向轴和侧倾中心独立地被控制。

背景技术

用于车辆的悬架装置是指这样的装置，其吸收由于不平坦的道路表面而传递至车身的振动，并且在车辆的行驶、刹车以及转弯期间通过调节车身的运动而提高乘坐舒适性。

如图1所示，悬架装置包括支柱10、下臂12、转向节14以及球窝接头16；该支柱10是振动吸收器、弹簧、碰撞止挡件以及绝缘体的组合，从而提供对施加至其上的向上和向下的力的缓冲能力；该下臂12将从车轮24传来的负载传递至副车架26，并且将车轮的运动控制在所希望的位置；转向节14连接在支柱10和下臂12之间，从而随着从车辆的前、后、左、右侧施加至其上的负载而支撑车轮的旋转；该球窝接头16连接在下臂12的外端和转向节14的下端部分之间，从而充当车轮的转向轴。

悬架装置的侧倾中心高度是确保车辆转弯稳定性的重要性能参数，而侧倾中心高度确定原理将在下面参考图2进行描述。

作为参考，侧倾中心是指这样的中心位置，当在例如不平坦的区域转弯时，在该中心位置处车辆是倾斜的或者摇动的。

下臂12的外端和转向节14的下端通过球窝接头16彼此连接，该球窝接头16充当车轮的转向轴，并且支柱10的下端安装在转向节14的上端上。

基于这样的结构，如图2所示，当垂直于作为转向轴（转向节主销轴）的转向轴线A从支柱10的安装中心延伸的垂线a与从下臂旋转轴18（该下臂旋转轴18通过副车架与球窝接头16连接）相对于车身向内线形延伸的下臂延长线b彼此相交以形成第一交叉点c时，连接第一交叉点c和轮胎地面接触点d的连接线e与车辆中心线f彼此相交以形成第二交叉点g，该第二交叉点g就是侧倾中心，并且从第二交叉点g（侧倾中心）到地面的高度被确定为侧倾中心高度。

所确定的侧倾中心高度是用于车辆转弯稳定性的重要性能参数，并且随着力臂i越短，在转弯时促使车辆倾斜的力矩也就越小，从而抑制侧倾；所述力臂i是从第二交叉点g（侧倾中心）到车辆的重心h的距离。

根据下臂球窝接头16的位置，所述侧倾中心高度可以增加或减小。

如图3所示，如果下臂球窝接头16的位置降低，下臂延长线b’的倾斜度增加，第一交叉点c’向着车辆中心线移动，并且第二交叉点g’（在该第二交叉点g’处，连接第一交叉点c’和轮胎地面接触点d的连接线e’与车辆中心线f彼此相交）也会升高，从而使得对应于从第二交叉点g’到地面的高度的侧倾中心高度也会增加。

如此，如果侧倾中心高度增加，那么力臂的长度i减小，从而使得在转弯时促使车辆倾斜的力矩减小，从而侧倾可以容易地抑制；所述力臂的长度i是从第二交叉点g’（侧倾中心）到车辆重心h的距离。

然而，如果下臂球窝接头的位置降低，会发生下面的问题。

如果下臂球窝接头16降低以抑制车辆转弯时的侧倾，那么如图4所示，转向轴线A会朝着车辆的内侧移动以形成另一条转动轴线A’，并且点B’（转向轴线A’与地面相交于该点B’）相对于点B（原始的转向轴线A与地面相交于该点B）朝着车辆的中心移动。

如果这样，地面转向节主销偏移量D（转向轴线A’和地面相交的点B’与轮胎地面接触点C之间的距离）减小，或者如果距离减小增加，则点B’（转向轴线A’和地面相交于点B’）相对于轮胎地面接触点C位于车辆的内侧。

基于转向轴线A’移动至车辆的内侧，车轮中心转向节主销偏移量E也会增加，并且当车轮中心转向节主销偏移量E增加或者地面转向节主销偏移量D减少时，在行驶或刹车期间的手柄振动稳定性会变差。

为了解决这个问题，下臂球窝接头必须要移动到车辆的外部，但是由于空间受限于刹车盘，所以会存在球窝接头移动到车辆的外部的限制，从而使得侧倾中心可靠性问题和地面转向节主销偏移量可靠性问题都无法解决。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明致力于解决与相关技术相关的上述问题。本发明的各个方面提供了一种用于车辆的悬架臂接头装置，其中下臂和转向节之间的接头被二元化为基于车轮转向的旋转部分和基于车轮上/下运动的旋转部分，从而使得下臂接头的功能（其确定车辆转弯期间的侧倾中心高度）和转向轴位置的确定（其影响车轮振动以及车辆直线行驶期间的刹车稳定性）可以被彼此独立地控制，因而侧倾中心升高，并且确定最优的转向轴（转向节主销轴）位置。

本发明的各个方面提供了一种用于车辆的悬架臂接头装置，其中：下臂和悬架的转向节通过控制连杆连接，以使得所述转向节的下端利用左/右旋转构件连接至所述控制连杆的上端，从而向左和向右旋转，并且，所述下臂的外端利用上/下旋转构件连接至所述控制连杆的下端，从而向上和向下旋转。

具体来说，所述控制连杆的上端可以形成有转向节连接杆，并且所述上/下旋转构件配置在所述控制的下端以及所述下臂的外端。

根据本发明的各个方面的所述上/下旋转构件可以包括：一对铰链端，其整体地形成并同时在所述控制连杆的下端形成了凹槽，所述下臂的外端可以插入到该凹槽中；以及铰链杆，其安装在所述下臂的外端，从而与所述铰链端铰链联接。

根据本发明的各个方面的所述上/下旋转构件可以包括：一对铰链端，其整体地形成并同时在所述下臂的外端形成了凹槽；以及铰链杆，其安装在所述控制连杆的下端，从而与所述铰链端铰链联接。

所述左/右旋转构件可以通过在所述转向节的下端整体地形成具有接合孔的接合端，并且通过将轴承埋入到该接合孔中而形成，所述控制连杆的转向节连接杆插入到该轴承中，以进行旋转。

螺母与所述控制连杆的转向节连接杆的上端可以相接合或者挤压配合，该上端穿过所述轴承并且从所述接合端的接合孔突出。

本发明的方法和装置可以具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是用于描述车辆悬架的结构的示意图。

图2是用于描述车辆悬架的侧倾中心高度确定原理的示意图。

图3是用于描述根据车辆悬架的下臂球窝接头的位置而使得侧倾中心高度变化的示意图。

图4是用于描述当车辆悬架的下臂球窝接头的位置降低时转向轴变化的示意图。

图5和图6是用于描述根据本发明的用于车辆的示例性悬架臂接头装置的结构的分解立体图。

图7是显示了根据本发明的用于车辆的示例性悬架臂接头装置的已组装状态的截面图。

图8是用于描述根据本发明的用于车辆的示例性悬架臂接头装置的车轮转向时的操作原理的截面图。

图9是用于描述根据本发明的用于车辆的示例性悬架臂接头装置的车轮碰撞和回弹时的操作原理的截面图。

图10是用于描述在根据本发明的用于车辆的示例性悬架臂接头装置中转向轴变化的示意图。

应当了解，所附附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。

具体实施方式

现在将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆（SUV）、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆（例如源于非汽油的能源的燃料）。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

本文中所使用的术语仅是用于描述具体实施方式的目的，而并非意在对本发明进行限制。作为在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式，除非在文中明确地指出别的形式。还将理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在有所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组分，但是并不排除存在有或额外增加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分和/或其组成的群组。作为在本文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关术语的一个或多个的任何和全部的组合。

正如之前提及的，按照常规，基于车轮的上/下运动的上/下旋转以及基于车轮转向的左/右旋转通过连接转向节和下臂的下臂球窝接头而同时进行，从而通过降低下臂球窝接头的位置而使得侧倾中心升高，这会带来一些问题。

本发明将下臂和转向节之间的接头部分二元化为基于车轮转向的左/右旋转部分和基于车轮上/下运动的上/下旋转部分，以用于独立控制，从而在升高侧倾中心的同时确定最优的转向轴（转向节主销轴）位置。

为了这个目的，如图5至图7所示，悬架的下臂12和转向节14通过控制连杆20连接，其使得基于车轮转向的左/右旋转和基于车轮上/下运动的上/下旋转能够被彼此独立地控制。

也就是说，转向节14的下端部分利用左/右旋转构件50以向左和向右旋转的方式连接至控制连杆20的上端，并且下臂12的外端利用上/下旋转构件30和40以向上和向下旋转的方式连接至控制连杆20的下端。

在控制连杆20的上端形成有预定长度的转向节连接杆22，在向内弯曲的控制连杆20的下端设置有下臂12的外端以及上/下旋转构件30和40。

根据本发明各个实施方式的上/下旋转构件30包括一对铰链端34和铰链杆36，所述一对铰链端34在控制连杆20的下端整体地形成并同时形成凹槽32，下臂12的外端插入到该凹槽32中；所述铰链杆36安装在下臂12的外端，以与所述铰链端34铰链联接。

根据本发明各个实施方式的上/下旋转构件40包括一对铰链端44和铰链杆46，所述一对铰链端44在下臂23的外端整体地形成并同时形成凹槽42；所述铰链杆46安装在控制连杆20下臂，以与所述铰链端44铰链联接。

左/右旋转构件50通过在转向节14的下端整体地形成具有接合孔52的接合端54，并且通过将轴承56埋入到接合孔52中而形成，从而使得控制连杆20的转向节连接杆22贯穿插入到轴承56中，以支撑旋转。

螺纹形成在控制连杆20的转向节连接杆22（其穿过轴承56，并且从接合端54的接合孔52突出）的上端部处，并且螺母58可以与所述螺纹接合，或者，转向节连接杆22强制地挤压配合到接合孔52中，从而获得控制连杆相对于转向节臂的安装。

在下文中，将对前述的用于车辆的悬架臂接头装置的操作原理进行描述。

车轮转向时的操作原理

如图8所示，在车轮转向时，与车轮连接的转向节相对于转向轴（即左/右旋转构件50）进行旋转。

更具体地，控制连杆20的转向节连接杆22插入到转向节14的接合端54的轴承56中，从而使得转向节14在被轴承56旋转支撑的同时进行旋转，与此同时，轮轴和轮胎也和转向节14一起旋转以进行转向。

控制连杆20和下臂12之间的连接部分（也就是下臂12的外端和控制连杆20的下端通过上/下旋转构件30和40连接的部分）由于所述连接部分的旋转中心设定为沿向前/向后的方向而进行向上和向下旋转，从而使得所述连接部分并不沿转向方向旋转。

车轮碰撞和回弹时的操作原理

如图9所示，在车轮和轮胎碰撞或回弹时，下臂12相对于其副车架连接部分进行旋转。

也就是说，下臂12相对于连接控制连杆20的下端和下臂12的外端的上/下旋转构件30和40进行向上和向下的旋转。

更具体地，在根据本发明的各个实施方式的上/下旋转构件30中，相对于铰链端34（该铰链端34形成在控制连杆20的下端）和铰链杆36（该铰链杆36安装在下臂12的外端）彼此铰链联接的那个点，下臂12进行向上和向下的旋转。

可选择地，在根据本发明的各个实施方式的上/下旋转构件40中，相对于铰链端44（该铰链端44形成在下臂12的外端）和铰链杆46（该铰链杆36安装在控制连杆20的下端）彼此铰链联接的那个点，下臂12进行向上和向下的旋转。

转向轴变化原理

从图10中可以看出，当与通过球窝接头16（其连接转向节14和下臂12）的传统的转向轴移动相比时，根据本发明的转向轴降低了与下臂12的连接点，并且随着控制连杆20的上端连接至转向节14，以及控制连杆20的下端连接至下臂12和上/下旋转构件30、40，根据本发明的转向轴被移动至车辆的外部。

由于转向轴被移动至车辆的外部，所以地面转向节主销偏移量增加，并且车轮中心转向节主销偏移量减少，从而使得车轮振动减少，并且提高了直线行驶期间的刹车稳定性。

另外，由于转向旋转和转向功能分离，所以控制连杆和下臂之间的连接部分被移动至车辆的下部，从而使得即使是在被移动至车辆的内部时，所述连接部分也不会影响到转向旋转，不用顾及诸如刹车盘间隙的限制。因此，对于所述连接部分的形状或尺寸不存在限制，并且下臂可以倾斜地安装，以增加侧倾中心高度，从而通过在转弯时抑制侧倾而提高转弯稳定性。

基于前面的描述，本发明可以提供以下效果。

根据本发明，在下臂和转向节之间的接头部分上安装有控制杆，其被二元化为基于车轮转向的左/右旋转部分和基于车轮上/下运动的上/下旋转部分，从而使得下臂接头的功能（以用于确定转弯期间的侧倾中心高度）和转向轴位置的确定（其影响车轮振动以及直线行驶期间的刹车稳定性）可以被彼此独立地控制。

这样，由于侧倾中心高度的确定和转向轴位置的确定被彼此独立地控制，从而将下臂和转向节之间的连接部分移动至车辆的下部，并且减小了侧倾角度，且通过增加侧倾中心高度而提高转弯期间的转弯稳定性。

此外，转向轴可以被移动至车辆的外部，并且通过车轮中心偏移量减小以及地面转向节主销偏移量增大，而减少车轮振动并在直线行驶期间确保刹车稳定性。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语上或下，前或后等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (6)

1.一种用于车辆的悬架臂装置，包括：

下臂；

悬架转向节；以及

控制连杆，该控制连杆使得所述下臂和所述悬架转向节相互连接；

其中，所述转向节的下端利用左/右旋转构件连接至所述控制连杆的上端，从而向左和向右旋转，并且，所述下臂的外端利用上/下旋转构件连接至所述控制连杆的下端，从而向上和向下旋转。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的悬架臂装置，其中，所述控制连杆的上端形成有转向节连接杆，并且所述上/下旋转构件配置在所述控制的下端以及所述下臂的外端。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的悬架臂装置，其中，所述上/下旋转构件的一个包括：

一对铰链端，该一对铰链端整体地形成并同时在所述控制连杆的下端形成了凹槽，所述下臂的外端插入到该凹槽中；以及

铰链杆，其安装在所述下臂的外端，从而与所述铰链端铰链联接。

4.根据权利要求2所述的用于车辆的悬架臂装置，其中，所述上/下旋转构件的另一个包括：

一对铰链端，其整体地形成并同时在所述下臂的外端形成了凹槽；以及

铰链杆，其安装在所述控制连杆的下端，从而与所述铰链端铰链联接。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的悬架臂装置，其中，所述左/右旋转构件通过在所述转向节的下端整体地形成具有接合孔的接合端，并且通过将轴承埋入到该接合孔中而形成，所述控制连杆的转向节连接杆插入到该轴承中，以进行旋转。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的悬架臂装置，其中，螺母与所述控制连杆的转向节连接杆的上端相接合或者挤压配合，该上端穿过所述轴承并且从所述接合端的接合孔突出。

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