CN110234522A - 车辆悬架系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的悬架系统，包括通过悬架装置与车辆底盘部分(4)连接的转向节(1)，其特征在于，所述悬架系统包括：引导装置，其被配置为实现所述转向节(1)相对于所述车辆底盘部分(4)沿着第一与第二位置之间的弧形路径的移动；驱动装置，其被配置为引发所述转向节(1)在第一与第二位置之间的移动，其中所述引导装置适合于在第一位置与第二位置之间的移动期间实现所述转向节(1)的相对于所述车辆底盘部分(4)的选定角度取向。

Description

车辆悬架系统
技术领域
本发明涉及具有可变轮距的车辆。
背景技术
通过促进车辆在不同环境中的使用、在不同速度下车辆空气动力学的调整或者在不同行驶状况下车辆稳定性的调整，可变轮距车轴被用来提高车辆的功能性。
例如，美国专利第US6902022号给出了一种具有可变换的前端部和可变的轮距宽度的拖拉机。该拖拉机具有可转向且可更换的前轮组件和可调整的后轮距宽度。可移除的前轮组件允许在单轮与两轮的前轮组件之间容易的变换。结合可更换的前轮组件，可调整的后轮轮距宽度允许改变拖拉机的转弯半径。这种构造显然针对转弯半径宽的大型和重型车辆，转弯半径可通过后轮轮距的宽度进行调整。
另外，PCT申请第WO9950128号提出了一种短的窄型机动车辆，其在每侧具有平行四边形联接装置，前轮或后轮与该联接装置连接，使车轮能够以协调的方式移位。车辆通过前轮转向，并且转向机构被构造为使前轮能够转向，而与它们的移位范围无关，但是转弯的范围在缩回位置是受限的。后轮是不可转向的。
美国专利申请第US20060170171号提出了一种车辆，其具有可倾斜的底盘和前轮，所述前轮为了使底盘倾斜适于横向于它们的旋转轴线地运动。前轮具有可变的轮距宽度，该可变的轮距宽度被构造为针对低速设置为宽轮距并且针对高速设置为窄轮距，以便允许在高速时倾斜后轮是非转向的，并且对于前轮的增加的轮距宽度，轴距减小。
例如从专利文献FR1504753、EP1533214、US2788858还知晓了具有带有可变轮距宽度的前轮和后轮的工业牵引车，其中所有车轮都是可转向的。然而，单独的转向装置被用来转动前轮和转动后轮。此外，车轮的转向不依赖于前轮的轮距宽度。对于前轮的增加的轮距宽度，轴距是恒定的或减小。
法国专利申请FR2844245A1呈现了一种具有前轮和后轮两者均可调轮距宽度的车辆，其中所有车轮都是可独立转动的，而与轮距宽度无关。
欧洲专利EP1066191B1呈现了一种具有前轮的可调轮距宽度的可变轮距车辆，然而，所述前轮都是可转动的，而与轮距宽度无关。后轮是不可转动的。当前轮处于窄轮距时，车辆通过转动前轮来转向，并且后轮总是不可转动的。这需要提供额外的空间用于转动底盘的前部分中的前轮。
上面提到的车辆中的一些的缺点是，轮距宽度的改变使用专用的、昂贵的液压或电动装置来实现。这导致更高质量的车辆、更高的制造成本和更高的复杂性。
本发明的目的是提供一种用于具有可变轮距宽度的车辆的替代悬架系统，该悬架系统将会允许使用低成本装置实现的容易且可靠的轮距宽度改变。具体地，本发明的目的是提供一种将会允许车轮在轮距宽度的改变期间维持相对于车辆底盘的选定取向的悬架。本发明的另一目的是提供一种将会当悬架在缩回与延伸位置之间转变时允许车轮前束角的调整的悬架。最后，本发明旨在提供用于对抗由载荷分布的改变产生的有效车轮悬架载荷的改变的装置，载荷分布的改变进而由缩回与延伸构型之间的轴距尺寸改变引起。
发明内容
公开了一种用于车辆的悬架系统，包括通过悬架装置与车辆底盘部分连接的转向节，其中所述悬架系统包括：引导装置，其被配置为实现所述转向节相对于所述车辆底盘部分沿着第一与第二位置之间的弧形路径的移动；驱动装置，其被配置为实现所述转向节在所述第一与所述第二位置之间的所述移动，其中所述引导装置适合于在所述转向节在第一位置与第二位置之间的移动期间实现所述转向节的相对于所述车辆底盘部分的选定角度取向。
所述车辆悬架系统可以包括稳定性补偿装置，其被配置为补偿车辆稳定性在所述转向节的所述第一与所述第二位置之间的改变。
所述引导装置可以包括：至少一个控制臂，其在第一连接点中利用其第一末端被可旋转地连接到所述转向节，并且利用其第二末端被可枢转地安装在轭中，其中所述轭进一步是可围绕轴线Z2旋转的，并且其中所述第一连接点位于与垂直车辆轴线Z平行的轴线上；刚性臂，其在第二连接点中被可旋转地连接到所述转向节，并且在第三连接点中被可旋转地连接到所述车辆底盘部分，其中所述第二连接点与所述轴线Z1隔开距离A，并且所述第三连接点与所述轴线Z2隔开距离B，并且其中所述距离A和B被选择为以便所述转向节在所述第一位置与所述第二位置之间的所述移动期间实现所述转向节的相对于所述车辆底盘部分的选定角度取向。
所述驱动装置可以包括驱动组件，其适合于使所述引导装置的所述元件中的至少一个围绕所述轴线Z2双向地旋转。
所述驱动组件可以包括螺母和螺杆组件。
所述驱动组件可以是杠杆致动的。
所述距离A和B可以是恒定的。
所述稳定性补偿装置可以进一步包括减震器，其包括第一末端部分和第二末端部分，所述第一末端部分与所述转向节耦接，所述第二末端部分在第四连接点中与所述车辆底盘部分连接，其中所述第二末端部分相对于所述第一末端部分沿着所述纵向车辆轴线X被移位。
所述连接点可以是可相对于所述车辆底盘部分以受控方式移动的。
所述连接点可以是可平行于所述垂直车辆轴线Z移动的。
轴线Z2可以平行于垂直车辆轴线Z。
所述连接点可以是可相对于所述车辆底盘部分以受控方式移动的。
所述连接点可以是可平行于所述纵向车辆轴线X或横向轴线Y或垂直轴线Z移动的。
附图说明
根据在附图中示出的优选实施例的以下详细描述，本发明的进一步细节和特征(其性质和各种优点)将会变得更显而易见，其中：
图1以等轴测视图示出了根据第一实施例的车辆悬架系统；
图2以顶视图示出了根据第一实施例的车辆悬架系统；
图3以侧视图示出了根据第一实施例的车辆悬架系统；
图4示出了第一实施例的修改的示例；
图5以等轴测视图示出了根据第二实施例的车辆悬架系统；
图6a、6b示出了悬架的宽构型与窄构型之间的比较；
图7-8示出了驱动装置的示例；
图9以等轴测视示出了根据第三实施例的车辆悬架系统；
图10示出了图5的修改的悬架系统。
具体实施方式
如上面描述的悬架系统能够在具有可变轮距宽度的车辆中使用，诸如在专利EP2388153或EP2388179中呈现的那些。当车辆要被驱动时，前轮可以被设置为宽轮距，并且车辆能够经由被配置为控制前轮和/或后轮的转动的转向装置来进行控制。这样的“驱动模式”为车辆提供了良好的稳定性。车轮(并且因此其转向节)相对于车辆底盘的这种位置能够被表示为第一位置。当车辆要被停放在窄空间处时，前轮可以被设置为窄轮距，并且车辆能够经由被配置为控制后轮的转动的转向装置来进行控制。这样的“停放模式”提供了车辆的窄尺寸和良好的操纵能力。因此，车辆能够被容易地停放在窄停放空间中。车轮(并且因此其转向节)相对于车辆底盘的这种位置能够被表示为第二位置。当轴距对于更窄的前轮距宽度缩短时，转弯半径减小，并且操纵能力被进一步增加。
遍及说明书，一般车辆方向以本领域中常见的方式来使用，即纵向车辆方向X、横向车辆方向Y和垂直车辆方向Z。这些方向被表示为如在图1中指示的坐标系，并且用来描述本发明的各种特征。这些方向表示悬架系统旨在沿其被安装的车辆方向。因此，所述悬架系统被设计为相对于车辆底盘以特定取向进行安装。
根据本发明的用于车辆的悬架系统包括通过悬架装置与车辆底盘部分4连接的转向节1。转向节1充当悬架系统的其余部分与车轮14之间的中间元件。转向节1的任何移动导致车轮14的类似移动。悬架系统进一步包括被配置为实现转向节1相对于车辆底盘部分4沿着第一与第二位置之间的弧形路径的移动的引导装置。悬架系统进一步包括被配置为实现转向节1在第一与第二位置之间的移动的驱动装置。引导装置适合于转向节1在第一位置与第二位置之间的移动期间实现转向节1相对于车辆底盘部分4的选定角度取向。优选地，悬架系统进一步包括被配置为补偿在转向节的第一与第二位置之间的车辆稳定性改变的稳定性补偿装置。
图1以等轴测视图示出了根据第一实施例的车辆悬架系统。引导装置包括与刚性臂9协作的控制臂2。更具体地，车辆悬架系统包括经由至少一个控制臂2与车辆底盘部分4连接的转向节1，所述至少一个控制臂2被枢转地安装在轭3中。车辆底盘部分4是车辆底盘的任意片段，充当用于悬架系统的安装点。优选地，它是底盘的刚性部分，例如车辆框架。转向节1在第一连接点5中通过第一球窝接头与控制臂2连接。轭3充当控制臂2与车辆底盘部分4之间的中间构件。优选地，如在第一实施例中示出的，悬架系统包括两个控制臂2，所述两个控制臂2经由相应的轭3连接转向节1与车辆底盘并且并行地操作。轭3允许控制臂2以本领域中已知的方式相对于车辆底盘部分4枢转。轭3也相对于车辆底盘4被可旋转地安装，使得轭3(并且因此控制臂2也)能够相对于车辆底盘部分4围绕轴线Z2旋转。换言之，控制臂2相对于车辆底盘部分4具有两个自由度。转向节1进一步经由刚性构件9与车辆底盘部分4连接。转向节1的垂直位置经由减震器13来控制。减震器13包括第一末端部分16和第二末端部分17，所述第一末端部分16与转向节1耦接，并且所述第二末端部分17在第四连接点15中与车辆底盘部分4连接。连接点15相对于车辆底盘部分4的位置影响车轮14的垂直位置或拖曳在减震器13的弹簧元件上的载荷。连接点15的位置可以是恒定的，并且相对于轴线Z2沿与当车轮14正在悬架的缩回移动期间沿着车辆的纵向轴线X移位相同的方向移位。在这样的情况下，在悬架的缩回移动期间，连接点15与连接点5之间的距离减小。这补偿了由于轴距的相关变化引起的重量分布的变化而导致的减震器的长度的减小，并且因此实现了在缩回期间和之后维持车辆的底盘的垂直位置。
在一些实施例中，连接点15的垂直和水平位置两者可以是可移动的，并且通过专用控制装置来进行控制，以便实现转向节1和车轮14相对于车辆的底盘的适当定位，和/或控制拖曳在减震器13的弹簧元件上的载荷。这样的垂直和/或水平位置控制能够例如经由作用在可枢转臂18上的适当控制装置来实现，如在图4中关于第一实施例以及关于进一步的实施例示出的。
图2以顶视图示出了根据第一实施例的车辆悬架系统，而图3以侧视图示出了根据第一实施例的车辆悬架系统。转向节1在第二连接点7中通过第二球窝接头与刚性构件9连接。使得转向节1能够围绕轴线Z1旋转。优选地，轴线Z1平行于垂直车辆轴线。第二连接点7和轴线Z1彼此隔开距离A。
刚性构件9通过第三连接点8经由第三球窝接头被连接到车辆底盘部分4。第三连接点8可以相对于旋转轴线Z1以受控方式被定位，使得当轭3利用控制臂2围绕轴线Z1时，其位置限定转向节1相对于车辆底盘的角度位置。因此，被附接到转向节1的车轮14相对于车辆底盘的角度取向能够在轮距宽度改变期间进行控制。
具体地，连接点8的位置可以是恒定的，并且连接点8与旋转轴线Z2之间的距离B可以等于连接点7与轴线Z1之间的距离A。在这样的实施例中，车轮14的角度取向将会独立于轭3围绕轴线Z2的旋转保持恒定。
在其他实施例中，距离A和B以及连接点7和8的位置可以以多种不同的方式来进行调整，以便实现车轮14的角度取向与围绕轴线Z2旋转的轭3的角度取向之间期望依赖性。具体地，连接点8能够是可平行于纵向车辆轴线X和/或横向轴线Y和/或垂直轴线Z移动的，以便对于轭3的任何给定角度取向确保车轮14围绕旋转轴线Z1的期望车轮前束角，使得当车辆移动时，围绕其主水平轴线Y1旋转车轮的横向反作用力支撑轭围绕轴线Z2的旋转。换言之，可移动连接点7和/或8进一步帮助在第一与第二位置之间移动转向节1，以及在第一位置与第二位置之间的移动期间实现转向节1相对于车辆底盘部分4的选定角度取向。
在本申请中提及的任何球窝接头要被理解为允许在两个平面中移动/围绕两个轴线旋转的任何接头，优选地球形接头。舵接头(球座接头)也能够被使用。
图5以等轴测视图示出了根据第二实施例的车辆悬架系统。在该示例中，仅存在一个控制臂2和一个轭3，并且悬架以麦弗逊(MacPherson)支柱的形式来实现。然而，其余元件类似于第一实施例并且相应地操作。在该示例中，第二末端部分17经由轭3与车辆底盘部分4连接。它能够被直接连接到轭3，或经由臂18，如在图10中示出的。
图6a、6b示出了悬架的宽构型(转向节的第一位置)与窄构型(转向节的第二位置)之间的比较。优选地，驱动装置包括适合于使引导装置的元件中的至少一个围绕轴线Z2双向地旋转的驱动组件。在该实施例中，这是沿着螺杆12行进的螺母单元11。优选地，螺杆12或螺母单元11由电动马达进行驱动。该驱动组件拉动或推动被可枢转地安装在轭3中的连接构件10，这实现了轭3围绕轴线Z2的旋转并且因此实现了第一与第二位置之间的改变。
宽构型与窄构型之间的改变也能够使用直接驱动车轮14的电动驱动装置来执行。
图7和8示出了驱动装置的进一步示例。
在图7中，驱动组件是杠杆致动的。连接两个对称布置的连接器的元件20由于倾斜杠杆21的旋转而被移位到车辆的前面或后面，所述倾斜杠杆21通过其第一端被附接到元件20。倾斜杠杆21围绕固定轴线旋转。杠杆21的旋转通过被安装在杠杆21的第二端处的杆22的移动来实现。
在图8中，驱动组件包括螺母和螺杆组件，所述螺母和螺杆组件由被直接附接到移动元件的电动马达23进行致动。
图9以等轴测视图示出了根据第三实施例的车辆悬架系统。在该实施例中，悬架利用一个控制臂2(v形架)和相对于v形架基本上平行地定位的杆24。这样的多连杆悬架的重量是轻的，并且易于制造。它允许获得在制动和加速期间获得独立的期望值的磨胎半径和显著的俯仰补偿。源自车轮的力可以被转移给主体，同时维持固定点之间的大距离。取决于悬架的偏转，获得优选的车轮前束角和外倾角也是可能的。
应当意识到，在图7-9中示出的任何实施例也能够在没有可移动臂和18可移动连接点15、即与第一实施例类似地在具有固定连接点15的情况下被实施。

Claims (13)

1.一种用于车辆的悬架系统，其包括通过悬架装置与车辆底盘部分(4)连接的转向节(1)，其特征在于，所述悬架系统包括：
-引导装置，其被配置为实现所述转向节(1)相对于所述车辆底盘部分(4)沿着第一与第二位置之间的弧形路径的移动，
-驱动装置，其被配置为引发所述转向节(1)在第一与第二位置之间的移动，
其中所述引导装置适合于在所述转向节在第一位置与第二位置之间移动期间引发所述转向节(1)的相对于所述车辆底盘部分(4)的选定角度取向。
2.根据权利要求1所述的车辆悬架系统，包括稳定性补偿装置，其被配置为补偿车辆稳定性在所述转向节(1)的第一与第二位置之间的改变。
3.根据任一前述权利要求所述的车辆悬架系统，其中所述引导装置包括：
-至少一个控制臂(2)，其在第一连接点(5)中利用其第一末端被可旋转地连接到所述转向节(1)，并且利用其第二末端被可枢转地安装在轭(3)中，其中所述轭(3)进一步是能够围绕轴线Z2旋转的，并且其中所述第一连接点(5)位于与垂直车辆轴线Z平行的轴线Z1上；
-刚性臂(9)，其在第二连接点(7)中被可旋转地连接到所述转向节(1)，并且在第三连接点(8)中被可旋转地连接到所述车辆底盘部分(4)，其中所述第二连接点(7)与所述轴线Z1隔开距离A，并且所述第三连接点(8)与所述轴线Z2隔开距离B，并且其中所述距离A和B被选择为以便在所述转向节在第一位置与第二位置之间的移动期间引发所述转向节(1)相对于所述车辆底盘部分(4)的选定角度取向。
4.根据权利要求3所述的车辆悬架系统，其中所述驱动装置包括驱动组件，其适合于使所述引导装置的元件中的至少一个围绕所述轴线Z2双向地旋转。
5.根据权利要求4所述的车辆悬架系统，其中所述驱动组件包括螺母和螺杆组件。
6.根据权利要求4所述的车辆悬架系统，其中所述驱动组件是杠杆致动的。
7.根据权利要求3所述的车辆悬架系统，其中所述距离A和B是恒定的。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的车辆悬架系统，其中稳定性补偿装置进一步包括减震器(13)，所述减震器包括第一末端部分(16)和第二末端部分(17)，所述第一末端部分(16)与所述转向节(1)耦接，所述第二末端部分(17)在第四连接点(15)中与所述车辆底盘部分(4)连接，其中所述第二末端部分(17)相对于所述第一末端部分(16)沿着纵向车辆轴线X被移位。
9.根据权利要求8所述的车辆悬架系统，其中所述连接点(15)能够相对于所述车辆底盘部分(4)以受控的方式移动。
10.根据权利要求9所述的车辆悬架系统，其中所述连接点(15)能够平行于所述垂直车辆轴线Z移动。
11.根据权利要求3所述的车辆悬架系统，其中轴线Z2平行于垂直车辆轴线Z。
12.根据权利要求3-11中任一项所述的车辆悬架系统，其中所述连接点(8)能够相对于所述车辆底盘部分(4)以受控的方式移动。
13.根据权利要求12所述的车辆悬架系统，其中所述连接点(8)能够平行于所述纵向车辆轴线X或横向轴线Y或垂直轴线Z移动。
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