CN106457939B - 车辆悬架 - Google Patents

Abstract

一种车辆悬架，包括：毂托架和支撑臂的组件，支撑臂在行驶的方向上与彼此间隔开的两个点处附接至毂托架且从其向内延伸至用于固定至底盘的支撑臂附接点，以及在横向于支撑臂的方向上从组件朝用于固定至底盘的拖曳连杆附接点延伸的拖曳连杆。拖曳连杆优选地在向前方向上从组件延伸，且优选地直接连接至毂托架。支柱可朝用于固定至底盘的附接点向上延伸，以提供弹簧和阻尼器。支撑臂可包括从附接点发散地延伸至两个点中的各个点的一对臂。前束控制连杆大体平行于后臂延伸但与后臂间隔开，将毂托架连接至底盘以在高负载条件下提供几何结构控制。本发明还涉及车辆，包括底盘和至少两个车轮，在车辆的各侧上一个车轮，各个车轮经由此悬架附接至底盘。

Description

车辆悬架

本发明的领域

本发明涉及用于车辆的悬架。

背景技术

车辆需要悬架系统以便保持车轮与车辆在其上驱动的表面接触，并将车辆本体从此表面中的起伏的至少一些隔离。前一需要是必要的以便确保车辆的安全和有效操纵，且后者是必要的以便提供乘坐舒适性的必要水平。大体上，这两个需要在相反方向上起作用，且悬架系统因此是两者之间的折衷。已知一系列悬架系统。

通常用于前悬架的麦弗逊(MacPherson)支柱悬架包括叉骨或由第二连杆稳定的大致受压的连杆，其为轮毂或轮轴提供底部安装点。此下臂系统提供车轮的侧向和纵向位置。毂的上部部分刚性地固定至支在弹簧上和缓冲的支柱的内部部分，支柱直接向上延伸至车辆的本体壳中的安装件。

双叉骨悬架通过两个(上和下)臂的使用而定位车轮，每一个成“A”或叉骨的形状。各个臂具有在底盘上的两个安装点和在转向节处的一个接头。减震器和螺旋弹簧安装至叉骨以控制垂直运动。双叉骨设计允许工程师贯穿悬架行程细致地控制车轮的运动，从而控制诸如外倾角、后倾角、前束模式、侧倾中心高度、主销偏移距、磨损和更多的参数。

多连杆悬架使用三个或更多侧向臂连同一个或多个纵臂来限定和约束轮毂的运动。这些臂不必为相同长度，且可远离其“明显”的方向成角度。通常各个臂在各个端部具有球节(球形接头)或橡胶衬套，且因此在张力或压力方面但不在弯曲方面沿其自身长度对负载起作用。一些多连杆也使用拖曳臂或叉骨，其在一个端部处具有两个衬套。

所有方案具有相对优点和缺点，通常反映相对于系统的成本和复杂性可达到的乘坐舒适性或操纵的水平方面的变化。

本发明的概要

本发明探索提供用于车辆的悬架系统，其提供满足或超过现在设定的要求标准的乘坐舒适性和/或操纵的水平，但通过使用显著较少的零件数目。

零件数目的此减少在使用中提供很大优点。当然，直接的优点在于系统的成本，因为如果较少零件需要制造和装配，则所得的组件的成本直接降低。然而，其它优点也从减少的零件数目中出现，因为装配者和经销商需要的零件库存的水平降低，材料使用减少，系统和车辆的重量降低，等等。还降低车辆的建造成本，这些因素直接地促进车辆在其燃料消耗、服务成本和环境影响方面的运行成本的降低。

本发明因此提供一种车辆悬架，包括：毂托架和支撑臂的组件，支撑臂在行驶的方向上从彼此间隔开的两个点处附接至毂托架且从其向内延伸至用于固定至底盘的支撑臂附接点，在横向于支撑臂的方向上从组件朝用于固定至底盘的拖曳连杆附接点延伸的拖曳连杆，以及在从两个点垂直地间隔开的位置处附接至毂托架且从那里向内延伸至用于固定至底盘的附接点的前束控制连杆。

拖曳连杆优选地在向前方向上从组件延伸，由此使其置于张力下，降低其失稳的可能性，且因此允许具有较少重量且在其生产中使用较少材料的更加纤细的物品。其优选地直接连接至毂托架。

可提供朝用于固定至底盘的附接点向上延伸的支柱，以与通常弹簧和阻尼器一起(优选地)提供悬架必要的垂直定位。

前束控制连杆理想地在位于支撑臂附接至毂托架之处的两个点外侧的点处附接至毂托架。类似地，我们推荐的是，前束控制连杆可附接至底盘之处的单个附接点位于支撑臂可附接至底盘之处的支撑臂附接点的内侧。

支撑臂可包括从附接点发散地延伸至这两个点中的每一个的一对臂。在这两个臂中，一个优选地比前束控制连杆更短。即，事实上，形成叉骨但以与通常定向相反的定向安装。支撑臂附接点的固定优选地是允许支撑臂相对于底盘在所有方向上的运动的一种，诸如其中支撑臂经由圆柱形区段(经由橡胶衬套安装在柱上)安装至底盘的一种。

毂托架可包括以前/后对准延伸的枢轴销，穿过支撑臂上的两个枢轴点以由此限定这两个点。枢轴销的合适端部然后提供用于将拖曳连杆附接至毂托架的便利位置。此配置在我们较早的专利申请WO2010/100412中示出。备选地，可使用球形接头以将支撑臂的两个臂中的各个连接至毂托架。

毂托架优选地携带轮轴，轮轴可经由从发动机或从合适的差速器或其它齿轮箱延伸的驱动轴驱动。车轮可配合至轮轴。

前束控制连杆提供额外的动态几何结构控制，尤其是在高负载条件下，诸如通常在运动型或高性能汽车中要求的那样。

本发明还涉及车辆，包括底盘和至少两个车轮，在车辆的各侧上一个车轮，各个车轮经由如上文限定的悬架附接至底盘。

此类设计对于带有窄轮距的车辆具有特定优点，因为其允许悬架在非常窄的界限内封装。这也使悬架特别适合于带有后置发动机或中置发动机的动力系安装(横向和直列)的车辆，因为悬架所要求的更加有限的空间允许用于发动机和动力系的较大空间。大多数设计者竭尽全力来将悬架、驱动轴和动力系封装在可用的空间内，且不得不使用复杂的加压金属悬架。

在此申请中，参照的方向或定向意在解释为相对于悬架安装或意在安装在其上的车辆。因此，“向前”或“前部”方向意味着朝车辆的前方的方向，且“向后”或“后部”方向将类似地解释。类似地，诸如“向内”的方向意味着朝车辆的中心线的方向，“向外”意味着相反的。其不意在表示严格的几何对准(除非另外指出)；因此“向前”方向不一定限于与车辆行驶的方向精确地对准，但指出与向后或向内方向相反的向前方向。

附图的简要描述

现在将参照附图通过示例描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了悬架系统的透视图；

图2从上方示出了悬架系统的视图；

图3从后方示出了悬架系统的视图；且

图4示出了与本发明的悬架系统配合的车辆的后部的视图。

实施例的详细描述

现代轻量且高效的超紧凑型城市汽车需要带有优异的外倾角和前束控制的独立的轻量后悬架。为了封装原因，我们也需要悬架允许后部横向安装的发动机和传动单元安装得非常接近。正常实践是使用拖曳臂、半拖曳臂、De-Dion或半De-Dion类型悬架。然而，这些是非常重、昂贵的且在轮胎接触块处提供非常差的后倾角控制和前束控制。在许多情况下，它们从一侧到另一侧不提供独立性。我们探索设计一种系统，其提供常规麦弗逊支柱系统的全部优点，带有更加有效地将横向柔度与纵向柔度去耦合的增加的优点。

图1示出了以如下形式示出的本发明的实施例，其中车轮和关联的悬架从其将在使用中附接至的车辆底盘分离。

因此，包括配合到轮圈14上的轮胎12的车轮10栓接至轮毂16。其附接至轮轴且组件可旋转地支撑在毂托架20上。驱动轴21从差速器引导至轮轴18以便传送驱动转矩至车轮10且推进车辆。

毂托架20包括用于轮轴18和毂16的安装件，安装件包括合适的轴承(不可见)以允许其旋转，以及一组加强凸缘，它们从其向内延伸以提供刚性给毂托架20且为悬架元件提供安装点。上凸缘22从毂托架20的上边缘延伸，连同两个侧凸缘(前侧凸缘24和后侧凸缘26的形式)和下凸缘27。主要悬架构件连接至这些凸缘，如下。

第一，反向的叉骨28对系统提供侧向柔度。其为反向的，因为与通常实践相反，在底盘处存在单个附接点30，两个叉骨臂32、34从附接点(分别)延伸至下凸缘27上的前附接点36和后附接点38，接近下凸缘与毂托架20的相应侧凸缘24、26的接合处。各个附接点30经由球形接头允许连接的合适铰接。

用于前附接点和后附接点的备选形式是穿过侧凸缘24、26中的孔且穿过叉骨臂32、34的端部处的相应圆柱形区段的杆。因此，叉骨臂32、34锚固到杆40上，在车轮上升和下降时允许必要的相对转动。此配置在我们较早的申请WO2010/100412中示出。

类似的球形接头包括在底盘附接点30中，垂直地定向以便允许一些前/后可调性。其经由橡胶衬套44安装到底盘上的合适的柱42(图1中未示出)或类似物上，以允许叉骨臂28在全部方向上的受限运动。

还设有拖曳连杆46以便提供前柔度和后柔度。其通过经由橡胶衬套52安装在类似的柱上的水平对准的圆柱形连接物48连接至底盘。这在车轮10上升和下降时允许拖曳连杆46在垂直平面上容易转动，且也允许在其它方向上的一些运动以适应悬架几何结构。

在其另一端部，拖曳连杆46经由另一个球形接头附接至下凸缘27的前端部。作为备选，拖曳臂可如我们的申请WO2010/100412中所示的那样连接。

第三个主要悬架元件是支柱60。这是常规弹簧和阻尼器单元，其经由顶部安装件62附接至底盘且经由支架64附接至毂托架20，支架64夹紧至支柱60的下端部且在两个位置栓接至前侧凸缘24。支柱因此以大体直立对准保持毂托架且对车轮10提供向下力以保持其与地面接触，以及车轮10的向上和向下的运动的缓冲。

最后，设有前束控制连杆66。其为从毂托架20延伸至底盘硬点(未示出)的刚性杆，大体与后叉骨臂34平行但从其向上间隔开。在两端经由球形接头或常规衬套70分别作出连接，从而允许连接的一些铰接。此连杆66在高负载条件下增强动态几何结构控制，通过将毂托架26的运动进一步限制到由叉骨28和支柱60指定的方式。虽然这在低负载条件下不影响几何结构，但这在高负载下通过提供额外支撑和刚性来防止瞬态扭曲，因此确保几何结构保持正确。

图3从一侧示出了系统。车轮10示意性示出安装在毂16上。示出反向的叉骨28，附接至杆40，可看出杆朝车辆的前方成角度向上。类似地，拖曳臂46从其底盘安装件50成角度向下至杆40上的U形截面支架54。支柱略微成角度向前，顶部安装件62在支架64的前方一些。这些角度和定向可在悬架系统的设计中调整以便提供期望的操纵性能。

图2从上方示出了系统，示出了支柱60的略微向前角度，顶部安装件62在支架64的前方一些。后叉骨臂34相比于前臂32较短，意味着至底盘的附接点30在车轮中心线的后方。这允许用于使驱动轴21穿过附接点30的前方和前叉骨臂32的上方到达轮毂16的空间。

图3从后方示出了系统，其中驱动轴21经过反向的叉骨28的上方。可看出的是，用于后叉骨臂34的附接点38相比用于前臂32的附接点36略微较低。这些和其它的角度和定向当然可在悬架系统的设计中调整以便提供期望的操纵性能。

如图2和图3中可见，前束控制连杆66相比于前叉骨臂32和后叉骨臂34中的各个较长。经由衬套70附接的底盘硬点位于用于叉骨28的底盘附接点的内侧；类似地，与毂16的附接点位于用于前叉骨臂32和后叉骨臂34中的每一个的附接点的外侧。这些长度和安装点影响悬架在负载下的运动且有助于提供上文概括的益处。

图4示出了从安装有上述悬架系统的紧凑型城镇汽车的后方的示意图。底盘72提供了必要安装点且容纳发动机和齿轮箱74。一对驱动轴21从齿轮箱74在两个方向上向外且在车辆的任一侧上朝轮毂16凸出。一个车轮10安装在每个轮毂16上，且各个车轮如上文描述的那样由悬架系统支撑，包括反向的叉骨28、支柱60和拖曳臂(在图4中不可见)。

如从图4中显而易见，示出的系统设计得满足后置发动机、后车轮驱动构造的后车轮的需要。然而，其可应用在其它构造中，诸如前车轮驱动(或其它)布局的从动或非驱动车轮。

此“反向的叉骨”系统不仅提供独立悬架系统的乘坐和操纵优点，而且还设计带有两部分联接(反向的叉骨28加拖曳连杆46)以允许用于乘坐和舒适性的前柔度和后柔度与用于车辆操纵控制(外倾角控制和前束控制)的侧向柔度的分离。连同支柱60和前束控制臂66，总体系统极其轻量且具有低生产成本，因为其包括每车辆侧仅三个连杆和每车辆侧仅四个柔性元件。

描述的系统也仅需要较少数目的至底盘的附接点，且允许它们与驱动轴适当间隔开。这使该系统尤其适合于小的和高效的城镇汽车，其中构件空间受限且车轮可接近发动机、齿轮箱等安装。

当然将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可对上述实施例作出许多变化。

Claims (17)

1.一种车辆悬架，包括：毂托架和支撑臂的组件，所述支撑臂在行驶的方向上与彼此间隔开的两个点处附接至所述毂托架且从其向内延伸至用于固定至底盘的支撑臂附接点，在横向于所述支撑臂的方向上从所述组件朝用于固定至所述底盘的拖曳连杆附接点延伸的拖曳连杆，以及在与所述两个点垂直地间隔开的单个位置处附接至所述毂托架且从那里向内延伸至用于固定至所述底盘的单个附接点的前束控制连杆，其中所述支撑臂包括从所述附接点发散地延伸至所述两个点中的每一个的一对臂。

2.根据权利要求1所述的车辆悬架，其特征在于，所述拖曳连杆在向前方向上从所述组件延伸。

3.根据权利要求1所述的车辆悬架，其特征在于，所述车辆悬架还包括朝用于固定至底盘的附接点向上延伸的支柱。

4.根据权利要求3所述的车辆悬架，其特征在于，所述支柱携带弹簧。

5.根据权利要求4所述的车辆悬架，其特征在于，所述支柱携带减震器。

6.根据权利要求1所述的车辆悬架，其特征在于，所述前束控制连杆附接至所述毂托架之处的所述单个位置位于所述支撑臂附接至所述毂托架所处的所述两个点的外侧。

7.根据权利要求1所述的车辆悬架，其特征在于，所述前束控制连杆可附接至底盘之处的所述单个附接点位于支撑臂可附接至底盘之处的所述支撑臂附接点的内侧。

8.根据权利要求7所述的车辆悬架，其特征在于，所述前束控制连杆比所述一对臂中的至少一个臂更长。

9.根据权利要求1所述的车辆悬架，其特征在于，所述毂托架包括以前/后对准延伸的枢轴销，且所述枢轴销穿过所述支撑臂上的两个枢轴点以由此限定所述两个点。

10.根据权利要求1所述的车辆悬架，其特征在于，所述支撑臂附接点的所述附接是允许所述支撑臂相对于所述底盘在所有方向上的运动的附接。

11.根据权利要求1所述的车辆悬架，其特征在于，所述支撑臂经由圆柱形区段安装至所述底盘，所述圆柱形区段经由橡胶衬套安装在柱上。

12.根据权利要求1所述的车辆悬架，其特征在于，所述拖曳连杆连接至毂托架。

13.根据权利要求9所述的车辆悬架，其特征在于，所述拖曳连杆连接至所述枢轴销的端部。

14.根据前述权利要求中任一项所述的车辆悬架，其特征在于，所述车辆悬架还包括由所述毂托架携带的轮轴。

15.根据权利要求14所述的车辆悬架，其特征在于，所述轮轴是从动轮轴。

16.根据权利要求14所述的车辆悬架，其特征在于，所述车辆悬架还包括配合至所述轮轴的车轮。

17.一种车辆，包括底盘和至少两个车轮，在所述车辆的各侧上一个车轮，各个车轮经由根据权利要求9或权利要求10所述的悬架附接至所述底盘。