CN113993724A - 悬架系统和转向能力 - Google Patents

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Abstract

一些实施例可以提供一种悬架单元，该悬架单元可以包括：轨道，该轨道具有纵向轴线；滑动构件，该滑动构件可滑动地连接到轨道；以及减震装置和弹性装置，该减震装置和弹性装置适于沿着轨道的纵向轴线阻尼运动并支撑力；其中，轨道和滑动构件成形为具有横向截面轮廓，该横向截面轮廓防止滑动构件相对于轨道围绕轨道的纵向轴线的旋转移动。在一些实施例中，悬架单元可以是还包括至少转向单元的轮内系统的一部分。

Description

悬架系统和转向能力
发明领域
本发明涉及悬架系统的领域，并且更具体地，涉及具有滑动构件的悬架系统。
发明背景
早期交通工具，例如20世纪初的交通工具，采用了“滑动支柱(sliding pillar)”类型或“滑动轮轴(sliding axle)”类型的悬架系统。这些悬架系统通常包括阻尼器单元，该阻尼器单元适于在圆形滑块上滑动，并利用摩擦衬套使该阻尼器单元能够滑动。在这些交通工具中，转向轴线(例如，轮子可以围绕其转动以使交通工具转向的轴线)通常与阻尼器单元的轴线对准。
发明概述
本发明的一些实施例可以提供一种滑动支柱悬架单元，该悬架单元可以包括：轨道，该轨道具有纵向轴线；滑动构件，该滑动构件可滑动地连接到轨道；以及减震装置和弹性装置(shock absorption and springing means)，该减震装置和弹性装置适于沿着轨道的纵向轴线阻尼运动并支撑力；其中，轨道和滑动构件成形为具有横向截面轮廓，该横向截面轮廓防止滑动构件相对于轨道围绕轨道的纵向轴线的旋转移动。
在一些实施例中，轨道和滑动构件的横向截面轮廓的至少一部分是多边形。
在一些实施例中，轨道和滑动构件的横向截面轮廓的至少一部分关于轨道和滑动构件的纵向轴线不对称。
在一些实施例中，悬架单元可以包括滚子轴承，该滚子轴承设置在滑动构件的内部侧向表面中的至少一些内部侧向表面上的空腔内。
在一些实施例中，悬架单元可以包括轴承调节销，该轴承调节销适于拧入空腔中，其中轴承调节销的形状和轴承调节销拧入空腔中的程度决定了滚子轴承在空腔内的定位和对准中的至少一个。
在一些实施例中，减震装置和弹性装置可以包括弹簧加载(spring-loaded)的减震器。
在一些实施例中，弹簧加载的减震器设置在轨道内。
在一些实施例中，弹簧加载的减震器在其第一端部处连接到轨道，并且在其第二端部处使用一个或更多个销连接到滑动构件，该一个或更多个销适于在轨道的一个或更多个侧向表面上的对应的一个或更多个狭槽内滑动。
在一些实施例中，一个或更多个狭槽用一个或更多个柔性套筒(flexiblesleeves)密封。
在一些实施例中，减震装置和弹性装置是由于可在滑动构件和轨道之间产生的磁力而运作的。
在一些实施例中，轨道适于连接到交通工具的轮子，并且滑动构件适于连接到交通工具的参考框架。
在一些实施例中，轨道适于连接到交通工具的参考框架，并且滑动构件适于连接到交通工具的轮子。
在一些实施例中，轨道的纵向轴线是弯曲的，并且滑动构件适于沿着弯曲的纵向轴线在轨道上滑动。
在一些实施例中，当轮子组装到悬架单元中时，轨道和滑动构件中的至少一个的至少一部分适于设置在轮子的轮辋(rim)内。
在一些实施例中，当轮子组装到悬架单元中时，轨道和滑动构件适于设置在轮子的轮辋的外部并邻近该轮辋。
本发明的一些实施例可以提供一种用于交通工具的轮子的轮内系统(in-wheelsystem)，该系统可以包括：轮子对接器，该轮子对接器适于可旋转地支撑交通工具的轮子；悬架单元，该悬架单元可以包括：轨道，该轨道具有纵向轴线；滑动构件，该滑动构件可滑动地连接到轨道；以及减震装置和弹性装置，该减震装置和弹性装置适于沿着轨道的纵向轴线的阻尼运动并支撑力；其中，轨道和滑动构件成形为具有横向截面轮廓，该横向截面轮廓防止滑动构件相对于轨道围绕轨道的纵向轴线的旋转移动；以及转向单元，该转向单元设置在悬架单元和轮子对接器之间，并且适于围绕转向轴线使轮子对接器转向，其中转向轴线从轨道的纵向轴线朝向轮子对接器偏移。
在一些实施例中，当轮子组装到系统中时，转向单元的至少一部分适于设置在轮子的轮辋内。
在一些实施例中，转向单元可以包括连接到悬架单元和轮子对接器的两个枢转构件，枢转构件限定转向轴线并且适于使轮子对接器能够围绕转向轴线并且相对于悬架单元旋转。
在一些实施例中，枢转构件连接到悬架单元的轨道。
在一些实施例中，枢转构件连接到悬架单元的滑动构件。
在一些实施例中，转向单元可以包括连接到枢转构件中的至少一个并适于连接到转向机构的转向机构对接器，转向机构对接器适于相对于悬架单元并围绕转向轴线转动枢转构件和连接到枢转构件的轮子对接器。
在一些实施例中，该系统可以包括转向机构，该转向机构可以包括：转向马达，该转向马达连接到悬架单元的簧载质量(sprung mass)并适于产生旋转运动；转向杆，该转向杆使用第一齿轮组件连接到转向马达，第一齿轮组件被构造成将旋转运动从转向马达传递到转向杆；以及第二齿轮组件，该第二齿轮组件适于将旋转运动从转向杆传递到枢转构件中的至少一个的齿轮，以使连接到枢转构件的轮子对接器相对于悬架单元围绕转向轴线转动。
在一些实施例中，当滑动构件在轨道上滑动时，转向杆和第一齿轮组件适于使第一齿轮组件能够在转向杆上滑动，同时还将由转向马达产生的旋转运动传递到转向杆。
在一些实施例中，第二齿轮组件可以包括蜗轮。
在一些实施例中，转向杆平行于纵向轴线。
在一些实施例中，转向杆是伸缩式的。
在一些实施例中，悬架单元的簧载质量是悬架单元的轨道。
在一些实施例中，悬架单元的簧载质量是悬架单元的滑动构件。
在一些实施例中，转向单元可以包括无框架马达，该无框架马达连接到悬架单元和轮子对接器，并且适于相对于悬架单元围绕转向轴线旋转轮子对接器。
在一些实施例中，无框架马达可以包括：定子，该定子连接到悬架单元和轮子对接器；和转子，该转子适于旋转定子。
在一些实施例中，转子的旋转轴线与转向轴线重合。
在一些实施例中，无框架马达连接到悬架单元的轨道。
在一些实施例中，无框架马达连接到悬架单元的滑动构件。
在一些实施例中，转向单元可以包括至少一对臂，每对臂可以包括第一臂和第二臂，该第一臂和第二臂在第一臂和第二臂的第一端部处可枢转地连接到轮子对接器，并且在第一臂和第二臂的第二端部处可枢转地连接到悬架单元。
在一些实施例中，第一臂和第二臂可枢转地连接到悬架系统的轨道。
在一些实施例中，第一臂和第二臂可枢转地连接到悬架系统的滑动构件。
在一些实施例中，第一臂和第二臂被设定成彼此交叉，并且在第一臂和第二臂之间的虚拟交叉点处限定动态转向轴线，使得当轮子对接器相对于悬架单元改变轮子对接器的转向角时，动态转向轴线可以相对于悬架单元移动。
在一些实施例中，系统可以包括制动单元，制动单元可以包括连接到轮子对接器的制动致动器。
在一些实施例中，制动单元可以包括与制动致动器流体连通的制动液贮存器，制动液贮存器连接到悬架单元的滑动构件。
在一些实施例中，制动单元是线控制动单元(brake-by-wire unit)。
在一些实施例中，制动单元可以包括控制器，该控制器被构造成通过制动致动器控制轮子对接器的制动。
在一些实施例中，该系统可以包括牵引单元，该牵引单元可以包括：牵引马达；以及轴，该轴适于将来自牵引马达的旋转传递到由轮子对接器可旋转地支撑的轮毂。
在一些实施例中，牵引马达连接到悬架单元。
在一些实施例中，牵引马达连接到轮子对接器。
在一些实施例中，轨道和滑动构件的横向截面轮廓的至少一部分是以下中的至少一种：多边形和关于轨道和滑动构件的纵向轴线不对称。
在一些实施例中，悬架单元可以包括滚子轴承，该滚子轴承设置在滑动构件的内部侧向表面中的至少一些内部侧向表面上的空腔内；以及轴承调节销，该轴承调节销适于拧入空腔中，其中轴承调节销的形状和轴承调节销拧入空腔中的程度决定了滚子轴承在空腔内的定位和对准(alignment)中的至少一个。
在一些实施例中，减震装置和弹性装置可以包括弹簧加载的减震器，该弹簧加载的减震器设置在轨道内；并且弹簧加载的减震器在其第一端部处连接到轨道且在其第二端部处使用一个或更多个销连接到滑动构件，该一个或更多个销适于在轨道的一个或更多个侧向表面上的对应的一个或更多个狭槽内滑动。
在一些实施例中，轨道的纵向轴线是弯曲的，并且滑动构件适于沿着弯曲的纵向轴线在轨道上滑动。
在一些实施例中，当轮子组装到悬架单元中时，轨道和滑动构件中的至少一个的至少一部分适于设置在轮子的轮辋内。
在一些实施例中，当轮子组装到悬架单元中时，轨道和滑动构件适于设置在轮子的轮辋的外部并邻近该轮辋。
本发明的这些、另外的和/或其他方面和/或优势在下面的详细描述中阐述；可能从详细描述中推断出来；和/或可通过实施本发明而习得。
附图简述
为了更好地理解本发明的实施例并示出如何可以实现本发明的实施例，现在将单纯通过示例的方式参考附图，在附图中相同的数字始终指定对应的元件或区段。
在附图中：
图1A、图1B和图1C是根据本发明的一些实施例的悬架单元和组装到悬架单元中的轮子的实施例的示意图示；
图2A、图2B、图2C和图2D是根据本发明的一些实施例的悬架单元的实施例的示意图示；
图3A是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统的实施例的示意图示；
图3B和图3C是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统和组装到轮内系统中的轮子的实施例的示意图示；
图3D是根据本发明的一些实施例的具有牵引能力的轮内系统的实施例的示意图示；
图4A是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统的实施例的示意图示；
图4B、图4C、图4D和图4E是根据本发明的一些实施例的用于具有悬架和转向能力的轮内系统的悬架单元的示意图示。
图4F、图4G和图4H是根据本发明的一些实施例的用于具有悬架和转向能力的轮内系统的转向单元的示意图示；
图4I、图4J、图4K、图4L和图4M是根据本发明的实施例的用于具有悬架和转向能力的轮内系统的转向机构的示意图示；
图5A、图5B、图5C、图5D、图5E和图5F是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统和组装到轮内系统中的轮子的示意图示；
图6A、图6B和图6C是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统和组装到轮内系统中的轮子的实施例的示意图示；
图7A、图7B和图7C是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统和组装到轮内系统中的轮子的实施例的示意图示；以及
图8是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统和组装到轮内系统中的轮子的实施例的示意图示。
应当理解，为了图示的简单和清楚起见，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚，元件中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。此外，在认为适当的情况下，参考数字可以在附图中被重复以指示对应的或类似的元件。
本发明的详细描述
在以下描述中，描述了本发明的各个方面。出于解释的目的，阐述了具体构造和细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说还将明显的是，本发明可以在没有本文给出的具体细节的情况下实践。此外，为了不使本发明模糊，公知的特征可能已经被省略或简化。具体参考附图，要强调的是，所示的细节仅为示例性的，并且仅出于对本发明的说明性讨论的目的，并且根据被认为最有用且易于理解本发明的原理和概念方面的描述的起因来呈现。在这方面，未试图比对本发明的基本理解所必需的细节更详细地示出本发明的结构细节，结合附图进行的描述使得如何可以在实践中实施本发明的若干形式对于本领域技术人员而言是明显的。
应当理解，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，本发明在其应用方面不限于以下描述中阐述的或附图中图示的构造的细节和部件的布置。本发明适用于可以以各种方式实践或实施的其他实施例以及所公开实施例的组合。同样，应当理解，本文采用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为具有限制性。
本发明的一些实施例可以提供一种用于交通工具的轮子的悬架系统。悬架系统可以包括悬架单元。例如，悬架单元可以是滑动支柱悬架单元。悬架单元可以包括可滑动地联接到纵向轨道的滑动构件。纵向轨道和/或滑动构件可以被成形为防止滑动构件围绕悬架单元的纵向轴线的旋转移动。
悬架单元可以适于连接到交通工具的参考框架(例如底盘)，并且可以适于阻尼和吸收由例如道路中的颠簸或坑洼导致的震荡和/或运动，和/或沿着悬架单元的纵向轴线(或基本上沿着悬架单元的纵向轴线)支撑交通工具的重量。在一些实施例中，悬架单元的至少一部分可以适于位于轮子的轮辋内。在一些实施例中，悬架单元的纵向轴线可以是弯曲的。这可以，例如允许轮子的弯曲移动。
在一些实施例中，悬架系统可以包括轮子对接器和轮毂。轮子对接器可以适于可旋转地支撑轮毂，并且可以适于连接到悬架单元。
本发明的一些实施例可以提供一种轮内系统。该轮内系统可包括悬架单元(例如，本文描述的滑动支柱悬架单元)和转向单元。在一些实施例中，转向单元可以联接到悬架单元。在一些实施例中，转向单元可以与悬架单元断开联接。可以使用转向单元的各种实施例。转向单元的一些示例描述在下文中被表述。
现在参考图1A、图1B和图1C，图1A、图1B和图1C是根据本发明的一些实施例的悬架系统100和组装到悬架系统100中的轮子90的实施例的示意图示。
图1A示出了悬架系统100的示意俯视图。图1B示出了悬架系统100的示意侧视图。图1C示出了悬架系统100的示意纵向截面视图。
悬架系统100可以包括悬架单元110。悬架单元110可以适于连接到交通工具的参考框架80和轮子90。参考框架80可以是，例如交通工具的底盘。悬架单元110可以适于阻尼和吸收由例如道路中的颠簸或坑洼导致的震荡和运动。悬架单元110还可以适于承受施加在其上的侧向力(例如，交通工具的纵向方向和/或侧面方向的力)。悬架单元110还可以适于沿着悬架单元110的纵向轴线111(或基本沿着纵向轴线111)支撑交通工具的重量(例如，其中纵向轴线111平行于或基本平行于交通工具的竖直轴线)。
在一些实施例中，悬架单元110可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元110的纵向轴线111垂直于(或基本垂直于)地面表面/道路(例如，使得纵向轴线111平行于或基本平行于交通工具的竖直轴线)，轮子可以在地面表面/道路上转动。在一些实施例中，悬架单元110可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元110的纵向轴线111垂直于(或基本垂直于)轮毂旋转轴线104a，悬架系统100的轮毂104可以围绕轮毂旋转轴线104a旋转。
悬架单元110可以包括滑动构件112和轨道114。轨道114的纵向轴线可以与悬架单元110的纵向轴线111重合。在一些实施例中，滑动构件112可以适于连接到交通工具的参考框架80，并且轨道114可以适于连接到轮子90。在一些实施例中，轨道114可以适于连接到交通工具的参考框架80，并且滑动构件112可以适于连接到轮子90。滑动构件112可以适于在轨道114上滑动。
在一些实施例中，悬架系统100可以包括轮子对接器102和轮毂104。轮子对接器102可以适于可旋转地支撑轮毂104，并使轮毂104能够围绕轮毂旋转轴线104a旋转。在一些实施例中，轮毂旋转轴线104a可以垂直于(或基本垂直于)悬架单元110的纵向轴线111。在各种实施例中，轨道114可以连接到轮子对接器102(例如，使用如图1A、图1B和图1C所示的一个或更多个连接器103)。在各种实施例中，滑动构件112或轨道114可以连接到轮子对接器102。轨道114与轮子90(例如，轮子90为非簧载质量)的连接以及滑动构件112与交通工具的参考框架80(例如，参考框架80为簧载质量)的连接可以使滑动构件112沿着轨道114的行程能够最大化。例如，在图1A和图1B的实施例中，滑动构件112可以潜在地沿着轨道114的整个长度滑动。以这种方式，悬架单元110可以例如使转移到交通工具的参考框架80的力能够最小化，并且使交通工具中乘客的舒适性能够最大化。
轨道114和/或滑动构件112可以被成形为防止滑动构件112围绕悬架单元110的纵向轴线111的旋转移动。例如，轨道114和滑动件112的横向截面轮廓可以具有大致多边形的形状(例如，方形、六边形、五边形等)。滑动元件112和轨道114的横向截面轮廓的形状可以被选择成例如承受预期施加到悬架单元110上的特定状态的力。
在一些实施例中，轨道114和滑动件112中的至少一个的横向截面轮廓可以具有大致偏斜的形状。这可以例如防止滑动构件112围绕悬架单元110的纵向轴线111的旋转移动。
在各种实施例中，一个或更多个突出表面可以在轨道114的面向滑动构件112的一个或更多个外侧表面处和/或在滑动构件112的面向轨道114的一个或更多个内侧表面处成形或添加。这可以例如防止滑动构件112围绕悬架单元110的纵向轴线111的旋转移动。
悬架单元110可以包括减震装置116和弹性装置118(例如，如图1C所示)。减震装置116可以例如包括伸缩式减震器(例如阻尼器)。弹性装置118可以例如包括弹簧。
在一些实施例中，减震装置116和弹性装置118可以安装在轨道114内(例如，如图1C所示)。减震装置116可以连接到滑动构件112和轨道114，同时使滑动构件112能够在轨道114上滑动。减震装置116可以适于阻尼和吸收由例如道路中的颠簸或坑洼导致的震荡和运动，例如借助于将滑动构件112相对于轨道114的相对移动转换成阻尼装置中被阻尼和/或吸收/耗散的能量来实现。
弹性装置118可以适于沿着悬架单元110的纵向轴线111(或基本沿着纵向轴线111)支撑交通工具的重量，例如，通过改变弹性装置118的长度并在滑动构件112和轨道114之间引入支撑力(例如，预载力)来实现。
在一些实施例中，减震和弹性作用可以是由于可在悬架单元110的滑动构件112和轨道114之间产生的磁力。磁力可以被设定成限定悬架单元110的操作轮廓(例如，对线性移动的阻力、阻尼率、预载等)。在一些实施例中，悬架单元110可以包括发电电路。在一些实施例中，发电电路可以通过吸收由滑动构件112和轨道114之间的相互作用引起的振动来产生电流。在一些实施例中，发电电路可以电连接到电池并用于给电池充电。在一些实施例中，电池可以集成在悬架系统110中。
在一些实施例中，轨道114可以是至少部分地弯曲的，并且可以构建弯曲的纵向轴线111。弯曲的纵向轴线111可以例如允许轮子90的具有弓形的竖直行程的动态行为。
在一些实施例中，悬架单元110可以适于位于交通工具的轮子90的轮辋92的外部并邻近该轮辋(例如，如图1A和图1B所示)。在其他实施例中，悬架单元110的至少一部分可以位于轮子90的轮辋92内。通常，悬架单元110可以从轮子90的轮辋92突出的突出距离可以由减震装置116和弹性装置118的尺寸(例如长度、直径)决定，而减震装置116和弹性装置118的尺寸(例如长度、直径)又可以由悬架单元110的应用决定。在其他示例中，悬架单元110可以从轮子90的轮辋92突出的突出距离可以由适于使轮子90转向的转向单元的大小和位置决定(例如，如下所述)。例如，突出距离可以不超过轮辋92的直径的25％。
应当注意，例如，除了图1C所示的弹簧加载的伸缩式阻尼器之外或代替图1C所示的弹簧加载的伸缩式阻尼器，悬架单元110也可以包括其他元件。例如，悬架单元110可以包括气动弹簧、旋转阻尼器等等。
在一些实施例中，参考框架80和轮毂104/轮子对接器102之间的最大距离可以小于轮毂104/轮子对接器102的最大基本竖直线性移动。例如，参考框架80和轮毂104/轮子对接器102之间的距离可以小于轮毂104/轮子对接器102的最大基本竖直线性移动的70％(例如，小于70％、30％等)。
在一些实施例中，悬架单元110的最大基本竖直长度可以小于参考框架80和轮毂104/轮子对接器102之间的最大距离。在一些实施例中，悬架单元110的最大基本竖直长度可以小于轮子的轮辋的直径。
应当注意，悬架单元110的最大基本竖直长度的尺寸可以更大或更小，并且可以取决于轮辋的尺寸和/或轮毂104/轮子对接器102的基本竖直线性移动的所需范围。
现在参考图2A、图2B和图2D，图2A、图2B和图2D是根据本发明的一些实施例的悬架单元210的实施例的示意图示。
图2A、图2B和图2D示出了悬架单元210的不同透视图，并且图2C示出了悬架单元210的纵向截面视图。悬架单元210可以类似于上面参照图1A、图1B和图1C描述的悬架单元110。
根据一些实施例，悬架单元210可以包括滑动构件212和轨道214。例如，滑动构件212和轨道214可以分别是，诸如，如上面参照图1A和图1B描述的滑动构件112和轨道114。
在一些实施例中，悬架单元210可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元210的纵向轴线211垂直于(或基本垂直于)地面表面/道路。轨道214的纵向轴线可以与悬架单元210的纵向轴线211重合。在一些实施例中，悬架单元210可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元210的纵向轴线211平行于(或基本平行于)轮子旋转平面，当轮子90组装到悬架单元210中时，轮子90可以在该轮子旋转平面中旋转。例如，轮子旋转平面可以由悬架系统的轮子对接器限定。
悬架单元210可以适于承受预期施加到悬架单元210上的特定状态的力。这种力可以例如包括侧向力，例如垂直于悬架单元210的纵向轴线211的方向上的力。在一些实施例中，可以选择悬架单元210的滑动元件212和轨道214的横向截面轮廓的形状，以承受特定状态的力。通常，滑动元件212和轨道214的横向截面轮廓可以具有任何多边形形状。滑动元件212和轨道214的横向截面轮廓的形状可以被选择成，例如承受预期施加到悬架系统200/悬架单元210上的特定状态的力。
例如，滑动元件212和轨道214可以具有六边形或五边形形状的横向截面轮廓，以承受来自垂直于悬架单元210的纵向轴线211的各个方向的力(例如，如图2A和图2B所示)或围绕悬架单元210的纵向轴线作用的旋转力，同时使滑动元件212能够沿着轨道214自由滑动。
在另一个示例中，滑动元件212和轨道214可以具有方形形状的横向截面轮廓，以承受来自垂直于纵向轴线211的主要方向的力(例如，从交通工具的前至后(front-rear)方向和一侧至另一侧(side-side)方向施加的力)。
在一些实施例中，根据预定的规范，滑动元件212和轨道214的横向截面轮廓的形状可以关于悬架单元210的纵向轴线211不对称，以承受来自垂直于纵向轴线211的各个方向的力。
在一些实施例中，可以选择滑动元件212和轨道214的横向截面轮廓的形状，以防止滑动元件212和轨道214相对于彼此围绕悬架单元210的纵向轴线211旋转。
根据一些实施例，悬架单元210可以包括减震装置216和弹性装置218。例如，减震装置216和弹性装置218可以分别是，诸如，如上面参照图1A和图1B描述的减震装置116和弹性装置118。
在一些实施例中，悬架单元210可以包括装载有弹簧(例如，弹性装置218)的伸缩式阻尼器(例如，减震装置216)——例如，如图2C所示。减震装置216可以在其第一端部216a处连接到滑动构件212，并且在其第二端部216b处连接到轨道214。在一些实施例中，减震装置216可以通过一个或更多个销217连接到滑动构件212，销217可以适于在轨道214的对应的一个或更多个侧向表面中的对应的一个或更多个狭槽214a内滑动(例如，如图2C所示)。
在一些实施例中，狭槽214a和销217可以由例如柔性套筒密封。柔性套筒的密封可以，例如防止灰尘和/或其他污染物进入轨道214中。
在一些实施例中，悬架单元210可以包括滚子轴承213(例如，如图2D所示)。滚子轴承213可以位于悬架单元210的滑动构件212和轨道214之间。滚子轴承213可以使滑动构件212能够在轨道214上滚动/相对线性运动。
在一些实施例中，滑动构件212可以在滑动构件212的内部侧向表面的至少一些上包括一个或更多个空腔212a(例如，如图2D所示)。空腔212a中的每个可以适于容纳滚子轴承213中的一个。
在一些实施例中，悬架单元210可以包括轴承调节销219。轴承调节销219可以适于拧入可以容纳滚子轴承213的空腔212a中。轴承调节销219的形状和/或轴承调节销219拧入空腔212a中的程度可以适于决定滚子轴承213相对于轨道在滑动构件212的空腔212a内的定位/对准。以这种方式，每个滚子轴承213的预载可以在悬架单元210的安装期间被调节，和/或悬架单元210的装配偏差可以被补偿。
在各种实施例中，以下中的至少一个：悬架单元210的横向截面轮廓的形状、悬架单元210的材料、悬架单元210内轴承213的类型和/或数量和/或位置，可以被选择为承受预期施加到悬架单元210上的特定状态的力。
在各种实施例中，悬架单元210可以以零外倾角(zero-camber angle)或以不为零的预定外倾角安装。在一些实施例中，悬架单元210可以安装有动态外倾角能力。
在一些实施例中，滑动构件212可以用作用于将悬架单元210连接到参考框架80的子框架。在一些实施例中，子框架(例如，滑动构件212)到参考框架80的联接可以通过4个或更少的紧固件(例如，螺栓、销、闩锁等)来实现。
在一些实施例中，轮子的转向轴线可以被限定为偏离悬架单元的纵向轴线211(例如，该纵向轴线是滑动元件212相对于轨道214移动的轴线)。例如，偏离纵向轴线211的转向轴线可能需要转向单元，例如，除了悬架单元210之外。在一些实施例中，组装到悬架单元210中的轮子可以是不可转向的(例如，不需要转向单元)。
以下图示和描述描绘了实施滑动支柱悬架单元(例如，诸如上文描述的悬架单元110、210)以及转向单元和牵引单元中的至少一个的轮内系统的示例。轮内系统中的每个可以根据轮内系统的规格，在由制造问题而不是由构思问题导致的约束下，使用上面和/或下面描述的滑动支柱悬架单元的任何实施例、转向单元的任何实施例和牵引单元的任何实施例(和/或其任何组合)来实施。
现在参考图3A，图3A是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统300的示意图示。
还参考图3B和图3C，图3B和图3C是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统300和组装到轮内系统300中的轮子90的示意图示。
在一些实施例中，轮内系统300可以包括悬架单元310和转向单元320。
在一些实施例中，悬架单元310可以适于连接到交通工具的参考框架80。参考框架80可以是，例如交通工具的底盘。悬架单元310可以类似于，例如上文描述的悬架单元110和/或悬架单元210。
悬架单元310可以适于阻尼和吸收由例如道路中的颠簸或坑洼导致的震荡和运动。悬架单元310还可以适于承受施加在其上的侧向力(例如，交通工具的纵向方向和/或侧面方向上的力)。悬架单元310还可以适于沿着悬架单元310的纵向轴线311(或基本沿着纵向轴线311)支撑交通工具的重量(例如，其中纵向轴线311平行于或基本平行于交通工具的竖直轴线)。
在一些实施例中，悬架单元310可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元310的纵向轴线311垂直于(或基本垂直于)地面表面/道路(例如，使得纵向轴线311平行于或基本平行于交通工具的竖直轴线)，轮子可以在地面表面/道路上转动。在一些实施例中，悬架单元310可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元310的纵向轴线311垂直于(或基本垂直于)轮子旋转轴线(例如，下文描述的轴线325)，当轮子90被组装到轮内系统300中时，轮子90可以围绕该轮子旋转轴线旋转。
悬架单元310可以包括滑动构件312和轨道314。在一些实施例中，滑动构件312可以适于连接到交通工具的参考框架80，并且轨道314可以适于连接到轮子90。在一些实施例中，轨道314可以适于连接到交通工具的参考框架80，并且滑动构件312可以适于连接到轮子90。滑动构件312可以适于在轨道314上线性滑动。轨道314的纵向轴线可以与悬架单元310的纵向轴线311重合。
轨道314与轮子90(例如，轮子90为非簧载质量)的连接以及滑动构件312与交通工具的参考框架80(例如，参考框架80为簧载质量)的连接可以使滑动构件312沿着轨道314的行程能够最大化。例如，在图3A和图3B的实施例中，滑动构件312可以潜在地沿着轨道314的整个长度滑动。以这种方式，悬架单元310可以例如使转移到交通工具的参考框架80的力能够最小化，并且使交通工具中乘客的舒适性能够最大化。
悬架单元310可以包括减震装置316和弹性装置318。减震装置316可以例如包括伸缩式减震器(例如阻尼器)。弹性装置318可以例如包括弹簧。
在一些实施例中，减震装置316和弹性装置318可以安装在轨道314内。减震装置316可以连接到滑动构件312和轨道314，同时使滑动构件312能够在轨道314上滑动。减震装置316可以适于阻尼和吸收由例如道路中的颠簸或坑洼导致的震荡和运动，例如借助于将滑动构件312相对于轨道314的相对移动转换成阻尼装置中被阻尼和/或吸收/耗散的能量来实现。
弹性装置318可以适于沿着悬架单元310的纵向轴线311(或基本沿着纵向轴线311)支撑交通工具的重量，例如，通过改变弹性装置318的长度并在滑动构件312和轨道314之间引入支撑力(例如，预载力)。
在一些实施例中，轨道314可以是至少部分地弯曲的，并且可以构建弯曲的纵向轴线311。弯曲的纵向轴线311可以例如允许轮子90的具有弓形的竖直行程的动态行为。
在一些实施例中，悬架单元310可以适于位于交通工具的轮子90的轮辋92的外部并邻近轮辋92(例如，如图3B所示)。在其他实施例中，悬架单元310的至少一部分可以位于轮子90的轮辋92内。通常，悬架单元310可以从轮子90的轮辋92突出的突出距离可以由转向单元320的大小和位置和/或减震装置316和弹性装置318的尺寸(例如长度、直径)来决定，而转向单元320的大小和位置和/或减震装置316和弹性装置318的尺寸(例如长度、直径)又可以由悬架系统300的应用来决定。例如，突出距离可以不超过轮辋92的直径的25％。
应当注意，例如，除了图3A、图3B和图3C所示的弹簧加载的伸缩式阻尼器之外或代替图3A、图3B和图3C所示的弹簧加载的伸缩式阻尼器，悬架单元310也可以包括其他元件。例如，悬架单元310可以包括气动弹簧、旋转阻尼器等等。
在各种实施例中，悬架单元310的长度(例如，沿着悬架单元310的纵向轴线311)可以小于轮子90或其轮辋92的直径。在一些实施例中，悬架单元310的长度可以设定成适配在各种轮辋直径内。
在一些实施例中，转向单元320可以包括两个枢转构件322(例如，第一枢转构件322a和第二枢转构件322b)和转向机构对接器326。
在一些实施例中，轮内系统300可以包括轮子对接器324。轮子对接器324可以适于可旋转地支撑交通工具的轮子90。例如，轮内系统300可以包括由轮子对接器324可旋转地支撑的轮毂324a，其中当轮子90组装到轮内系统300中时，轮毂324a可以适于连接到轮子90。
枢转构件322可以连接到悬架单元310(例如，使用一个或更多个连接器321)。例如，枢转构件322可以连接到线性减震机构310的轨道314。枢转构件322可以限定转向轴线323，轮子对接器324可以围绕该转向轴线转动。
轮子对接器324可以可旋转地连接到枢转构件322，并适于连接到交通工具的轮子90。例如，轮子对接器324可以包括适于连接到轮子90的轮毂324a(例如，如图3B所示)。轮子对接器324可以适于通过枢转构件322围绕转向轴线323转动。在一些实施例中，轮子对接器324可以适于使轮毂324能够围绕轴线325旋转，该轴线325垂直于或基本垂直于悬架单元310的纵向轴线311。
转向机构对接器326可以连接到至少一个枢转构件322。例如，转向机构对接器326可以连接到第二枢转构件322b(例如，如图3A和图3B所示)。转向机构对接器326可以适于连接到转向机构。转向机构对接器326可以适于枢转与其连接的枢转构件322，并从而相对于悬架单元310(例如，相对于轨道314)并围绕转向轴线323(借助于枢转构件312)转动轮子对接器324。
在各种实施例中，转向机构可以是任何常规的转向连杆机构(诸如齿条和小齿轮、转向摇臂等)或任何机械电动转向机构。整个转向机构未在图3A和图3B中示出。然而，下面参照图4I、图4J、图4K、图4L和图4M描述转向机构的一些实施例。
在一些实施例中，如图3C中的示例所示，悬架单元310的纵向轴线311可以与由转向单元限定的转向轴线323重合(或基本重合)。在一些实施例中，整个悬架单元310(或基本整个悬架单元310，或悬架单元310的主要部分)可以成形为位于轮子90的轮辋92内，其中悬架单元310的纵向轴线311与转向轴线323重合。
在一些实施例中，悬架单元310的纵向轴线311和转向轴线323都相对于参考框架的竖直尺寸倾斜。在一些实施例中，悬架单元310的纵向轴线311和转向轴线323彼此平行，并且都相对于参考框架的竖直尺寸倾斜。在图3C所描绘的实施例中，悬架单元310的纵向轴线311和转向轴线323相对于参考框架的竖直尺寸以相同的角度倾斜外倾角CA。在一些实施例中，悬架单元310可以适于具有与转向主销(KPI，King-Pin)重合的纵向轴线311。在一些实施例中，KPI可以是动态的，并且悬架单元310可以适于具有跟踪KPI的纵向轴线311。
现在参考图3D，图3D是根据本发明的一些实施例的具有牵引能力的轮内系统300的第一实施例的示意图示。
在一些实施例中，轮内系统300可以包括牵引单元340。牵引单元340可以包括牵引马达342。牵引马达342可以设置在，例如悬架单元310和轮子对接器324之间。在一些实施例中，牵引马达342连接到悬架单元310。例如，牵引马达342可以连接到滑动构件312。在一些实施例中，牵引马达342连接到轮子对接器324。牵引单元340可以包括轴344。轴344可以在牵引马达342和轮毂324a之间延伸，并被构造成响应于牵引马达342的旋转而旋转轮毂324。
现在参考图4A，图4A是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统400的实施例的示意图示。
在一些实施例中，悬架系统400可以包括悬架单元410和转向单元420。例如，悬架系统400、悬架单元410和转向单元420可以分别是，诸如，如上面参照图3A、图3B和图3C描述的悬架系统300、悬架单元310和转向单元320。
在一些实施例中，悬架系统400可以包括转向机构430。转向机构430可以是与转向单元420可对接的，并且可以适于操作转向单元420。下面参照图4I、图4J、图4K、图4L和图4M描述转向机构430的一些实施例。在一些其他实施例中，转向单元420可以包括联接到转向机构430的转向连杆。在一些实施例中，转向连杆可以包括联接到转向机构430的转向杆(例如，系杆(tie rod))。
现在参考图4B、图4C、图4D和图4E，图4B、图4C、图4D和图4E是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统400的第二实施例的悬架单元410的示意图示。
图4B、图4C和图4E示出了悬架单元410的不同透视图，并且图4D示出了悬架单元410的纵向截面视图。
在一些实施例中，悬架单元410可以包括滑动构件412和轨道414。例如，滑动构件412和轨道414可以分别是，诸如，如上面参考图3A、图3B和图3C描述的滑动构件312和轨道314。
在一些实施例中，悬架单元410可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元410的纵向轴线411垂直于(或基本垂直于)地面表面/道路。轨道414的纵向轴线可以与悬架单元410的纵向轴线411重合。在一些实施例中，悬架单元410可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元410的纵向轴线411垂直于(或基本垂直于)轮子/轮毂旋转轴线(例如，下文描述的轴线425)，当轮子90被组装到轮内系统400中时，轮子90可以围绕该轮子/轮毂旋转轴线旋转。
在一些实施例中，悬架单元410可以适于承受预期施加到悬架系统400/悬架单元410上的特定状态的力。这种力可以例如包括侧向力，例如垂直于悬架单元410的纵向轴线411的方向上的力。
在一些实施例中，可以选择悬架单元410的滑动元件412和轨道414的横向截面轮廓的形状，以承受特定状态的力。通常，滑动元件412和轨道414的横向截面轮廓可以具有任何多边形形状。滑动元件412和轨道414的横向截面轮廓的形状可以被选择成，例如承受预期施加到悬架系统400/悬架单元410上的特定状态的力。
例如，滑动元件412和轨道414可以具有六边形或五边形形状的横向截面轮廓，以承受来自垂直于悬架单元410的纵向轴线411的各个方向的力(例如，如图4B和图4C所示)或围绕悬架单元410的纵向轴线作用的旋转力，同时使滑动元件412能够沿着轨道414自由滑动。
在另一个示例中，滑动元件412和轨道414可以具有方形形状的横向截面轮廓，以承受来自垂直于纵向轴线411的主要方向的力(例如，从交通工具的前至后方向和一侧至另一侧方向施加的力)。
在一些实施例中，根据预定的规范，滑动元件412和轨道414的横向截面轮廓的形状可以关于悬架单元410的纵向轴线411不对称，以承受来自垂直于纵向轴线411的各个方向的力。
在一些实施例中，可以选择滑动元件412和轨道414的横向截面轮廓的形状，以防止滑动元件412和轨道414相对于彼此围绕悬架单元410的纵向轴线411的旋转。
在一些实施例中，悬架单元410可以包括减震装置416和弹性装置418。例如，减震装置416和弹性装置418可以分别是，诸如，如上面参照图3A、图3B和图3C描述的减震装置316和弹性装置318。
在一些实施例中，悬架单元410可以包括装载有弹簧(例如，弹性装置418)的伸缩式阻尼器(例如，减震装置416)，例如，如图4D所示。减震装置416可以在其第一端部416a处连接到滑动构件412，并且在其第二端部416b处连接到轨道414。在一些实施例中，减震装置416可以通过一个或更多个销417连接到滑动构件412，销417可以适于在轨道414的对应的一个或更多个侧向表面中的对应的一个或更多个狭槽414a内滑动(例如，如图4D所示)。
在一些实施例中，狭槽414a和销417可以由例如柔性套筒密封。柔性套筒的密封可以，例如防止灰尘和/或其他污染物进入轨道414中。
在一些实施例中，悬架单元410可以包括滚子轴承413(例如，如图4E所示)。滚子轴承413可以位于悬架单元410的滑动构件413和轨道414之间。滚子轴承413可以使滑动构件412能够在轨道414上滚动/相对线性运动。
在一些实施例中，滑动构件412可以在滑动构件212的内部侧向表面的至少一些上包括一个或更多个空腔414a(例如，如图4E所示)。空腔414a中的每个可以适于容纳滚子轴承413中的一个。
在一些实施例中，悬架单元410可以包括轴承调节销419。轴承调节销419可以适于拧入可以容纳滚子轴承413的空腔414a中。轴承调节销419的形状和/或轴承调节销419拧入空腔414a中的程度可以适于决定滚子轴承413相对于轨道在滑动构件412的空腔414a内的定位/对准。以这种方式，每个滚子轴承413的预载可以在悬架单元410的安装期间被调节，和/或悬架单元410的装配偏差可以被补偿。
在各种实施例中，以下中的至少一个：悬架单元410的横向截面轮廓的形状、悬架单元410的材料、悬架单元410内轴承413的类型和/或数量和/或位置，可以被选择为承受预期施加到悬架系统400/悬架单元410上的特定状态的力。
在各种实施例中，悬架单元410可以以零外倾角或以不为零的预定外倾角安装。在一些实施例中，悬架单元410可以安装有动态外倾角能力。
在一些实施例中，滑动构件412可以用作用于将悬架系统400连接到参考框架80的子框架。在一些实施例中，子框架(例如，滑动构件412)可以通过四(4)个或更少的紧固件(例如，螺栓、销、闩锁)联接到参考框架80。
在一些实施例中，轮子的转向轴线(例如，下面描述的转向轴线423)可以被限定为偏离悬架单元的纵向轴线411(例如，该纵向轴线是滑动元件412相对于轨道414的移动轴线)。例如，偏离纵向轴线411的转向轴线可能需要转向单元(例如，下面描述的转向单元420)，例如，除了悬架单元410之外。在一些实施例中，组装到悬架单元410中的轮子可以是不可转向的(例如，不需要转向单元)。
现在参考图4F、图4G和图4H，图4F、图4G和图4H是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统400的第二实施例的转向单元420的示意图示。
图4F和图4G示出了转向单元420的不同透视图，并且图4H示出了转向单元420的纵向截面视图。
在一些实施例中，转向单元420可以包括枢转构件422和转向机构对接器426。例如，枢转构件422和转向机构对接器426可以分别是，诸如，如上面参照图3A、图3B和图3C描述的枢转构件322和转向机构对接器326。
在一些实施例中，轮内系统400可以包括轮子对接器424。轮子对接器424可以适于可旋转地支撑交通工具的轮子90。例如，轮内系统400可以包括由轮子对接器424可旋转地支撑的轮毂424a，其中当轮子90组装到轮内系统400中时，轮毂424a可以适于连接到轮子90。
在一些实施例中，枢转构件422可以包括第一枢转构件424a和第二枢转构件424b(例如，如图4H所示)。枢转构件422可以限定转向轴线423(例如，假想轴线)，轮子对接器424可以围绕该转向轴线转动以转向。
枢转构件422可以连接到悬架单元410。在一些实施例中，枢转构件422可以可枢转地被支撑在枢转构件支撑件427内，其中枢转构件支撑件427可以连接到悬架单元410。例如，第一枢转构件424a可以被支撑在第一枢转构件支撑件427a内，并且第二枢转构件424b可以被支撑在第二枢转构件支撑件427b内(例如，如图4H所示)。
轮子对接器424可以连接到枢转构件422，并且可以包括轮毂424a，其中轮毂424a可以适于连接到交通工具的轮子90。轮子对接器424可以适于通过枢转构件422围绕转向轴线423转动。轮子对接器424可以使轮毂424a能够围绕轴线425旋转，轴线425垂直于悬架单元410的纵向轴线411。为了清楚起见，纵向轴线411未在图4F-图4H中示出。
转向机构对接器426可以连接到至少一个枢转构件422。例如，转向机构对接器426可以连接到被支撑在第二枢转构件支撑件427b内的第二枢转构件424b(例如，如图4H所示)。转向机构对接器426可以适于枢转/转动枢转构件422，并从而相对于悬架单元410(例如，相对于轨道414)并围绕转向轴线423转动与枢转构件422连接的轮子对接器424。
由转向单元的枢转构件420限定的转向轴线423(例如，假想转向轴线)可以独立于悬架单元410(或其纵向轴线411)和/或与悬架单元410(或其纵向轴线411)分离。这可以例如允许提供转向轴线423相对于轮子90的竖直轴线的宽范围的可能倾斜度和/或允许根据预定的规格(例如，主销偏移距(scrub radius)、后倾角(caster angle)、外倾角等)调节转向轴线423的倾斜度。
现在参考图4I、图4J、图4K、图4L和图4M，图4I、图4J、图4K、图4L和图4M是根据本发明的实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统400的实施例的转向机构430的示意图示。
在一些实施例中，转向机构430可以包括转向马达432、转向杆434和蜗轮436。
在一些实施例中，转向马达432可以连接到悬架单元410的滑动构件412。因为滑动构件412可以是例如簧载质量，所以转向马达432可以受到较少的振动和/或震荡(如果连接到非簧载质量，例如轨道414，转向马达432就会受到振动和/或震荡)，这可以有助于马达432和整个悬架系统400的安全性、性能和寿命。
在一些实施例中，转向杆434可以平行于悬架单元410的纵向轴线411，并且可以使用例如第一齿轮组件433连接到转向马达432。
在一些实施例中，转向机构430可以包括壳体431。壳体431可以适于支撑并至少部分地容纳转向马达431和第一齿轮组件433。壳体431可以连接到悬架单元410的滑动构件412。
当滑动构件412在轨道414上滑动时，转向杆434和第一齿轮组件433可以适于使第一齿轮组件433能够沿着转向杆434滑动，同时将由转向马达432产生的旋转/转动运动传递到转向杆434。例如，转向杆434可以在侧向表面上并沿着转向杆434的长度包括一个或更多个突出部434a，并且连接到转向杆434的第一齿轮组件433的齿轮可以包括对应的凹痕。转向杆434的突出部434a以及第一齿轮组件433的齿轮的凹痕可以防止齿轮相对于转向杆434的相对旋转。
在一些实施例中，蜗轮436可以垂直于转向杆434，并且可以使用例如第二齿轮组件435连接到转向杆434。第二齿轮组件435可以将转向杆434的旋转/转动运动(例如，通过第一齿轮组件433从转向马达432传递到转向杆434的旋转/转动运动)传递到蜗轮436。在一些实施例中，第二齿轮组件435和蜗轮436的至少一部分可以容纳在第二壳体437内。
蜗轮436可以是与连接到转向单元420的枢转构件422(例如，第二枢转构件424B的转向机构对接器426可对接的。在图4I-图4M的实施例中，转向单元426的转向机构对接器426可以包括齿轮。
因此，蜗轮436的旋转/转动运动(例如，通过第二齿轮组件435从转向杆434传递到蜗轮436的旋转/转动运动)可以通过转向机构对接器426传递到枢转构件420，这又可以导致转向单元420的轮子对接器424相对于悬架单元410并围绕转向轴线423转动，转向轴线423由转向单元420的枢转构件422限定(例如，如上面参照图4F、图4G和图4H描述的)。
由于转向杆434和第一齿轮组件433可以适于使第一齿轮组件433能够在转向杆434上滑动，同时还将由转向马达432产生的旋转/转动运动传递到转向杆434(例如，如上面描述的)，悬架系统400的悬架单元410和转向单元420都可以同时操作并且彼此独立。
在一些实施例中，转向杆434可以是至少部分地弯曲的。例如，当滑动构件412在轨道414上滑动时，这可以提供第一齿轮组件433沿着转向杆434的弓形移动。例如，第一齿轮组件433的弓形移动可以允许轮90的具有其弓形竖直行程的动态行为。在一些实施例中，轨道414可以是弓形的(例如，诸如转向杆434)。
在一些实施例中，减震器可以安装在杆434上。例如，减震器可以安装在第一齿轮组件433和第二齿轮组件435之间。减震器可以减少第一齿轮组件433和第二齿轮组件435之间的负载和/或震荡冲击。例如，当转向单元420至少部分地与悬架单元410断开连接时，减震器可以在第一齿轮组件433和第二齿轮组件435之间保持一定距离。在一些实施例中，减震器可以是纵向弹性套筒。在一些实施例中，减震器可以是纵向弹簧。在一些实施例中，减震器可以是预载的。
在各种实施例中，蜗轮436和/或转向机构对接器426可以适于形成自锁齿轮机构(例如，基于蜗轮436-转向机构对接器426复合体的类型和传动比)。在其他实施例中，第二齿轮组件435可以包括齿轮解锁组件。齿轮解锁组件可以解除转向机构430的自锁。在一些实施例中，齿轮解锁组件可以包括以下中的一个或更多个：轴承、离合器和类似棘轮的齿轮。
在一些实施例中，转向机构430可以是线控转向单元(例如，能够由电子装置控制)。
应当注意，可以使用转向机构430的其他实施例。
在一些实施例中，转向机构430可以包括带传动、直接传动、链传动或任何合适类型的齿轮(例如行星齿轮/蜗轮/锥齿轮/斜齿轮/等)来代替蜗轮436。提供转向力的致动器可以是电动马达、液压马达、气动马达，扭矩由另一扭矩源生成并且被转移到转向组件。在一些实施例中，转向扭矩可以经由例如转向齿条从方向盘接收。
现在参考图5A、图5B、图5C、图5D、图5E和图5F，这些图是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统400和组装到轮内系统400中的轮子90的实施例的示意图示。
图5A示出了系统400和轮子90的透视图。
图5B中的图示500a和图示500b分别示出了系统400和轮子90的前视图和纵向截面视图。
图5C示出了系统400和轮子90的透视图。图5C中的图示500c和图示500d分别示出了处于未压缩状态和压缩状态的悬架单元410。
图5D示出了系统400和轮子90的前截面视图。图5D中的图示500e和图示500f分别示出了处于未压缩状态和压缩状态的悬架单元410。
图5E示出了系统400和交通工具的右轮子90的横向截面视图。图示500g和图示500h分别示出了系统400和轮子90的左转和右转。
图5F示出了系统400和轮子90的侧视图。
在一些实施例中，悬架系统400可以被设计成使得该系统的大部分适于位于轮子90的轮辋92内。
例如，转向单元420、悬架单元410的至少一部分和转向机构430的大部分元件可以适于位于轮子90的轮辋92内，同时只有悬架单元410的一些部分和转向机构430的转向马达432可以位于轮辋92的外部并邻近轮辋92。例如，转向单元420的体积的90％-100％和/或转向机构430的体积的70％-100％可以位于轮子90的轮辋92内。
在一些实施例中，悬架系统400可以包括制动单元440(例如，如图5F所示)。在一些实施例中，制动单元440可以是线控制动单元(例如，能够由电子装置控制)。
在一些实施例中，制动单元440可以包括制动致动器34。制动致动器可以联接到例如轮子对接器424。在一些实施例中，制动单元440可以包括一个或更多个附加制动模块。一个或多个附加制动模块可以例如包括制动控制器和/或制动液贮存器。制动液贮存器可以例如联接到悬架单元410的滑动构件412的外表面。例如，滑动构件412的至少一个外表面可以是平坦的，并且被构造成能够将例如制动液贮存器连接到该外表面。
有利的是，与目前大多数交通工具中使用的当前的悬架和转向系统相比，使整个转向单元420和大部分转向机构430适于位于轮子90的轮辋92内可以使得能够显著减少由系统所占据的空间，并因此可以例如允许显著减小交通工具的乘客舱的大小。
此外，将轨道414连接到轮子90(例如，轮子90为非簧载质量)和将滑动元件412连接到交通工具的参考框架80(例如，参考框架80为簧载质量)可以使滑动构件412沿着轨道414的行程能够最大化，并从而例如使转移到交通工具的参考框架80的力能够最小化，并且使交通工具中乘客的舒适性能够最大化(例如，如上面参照图5A、图5B和图5C以及图4B、图4C、图4D和图4E描述的)。限制悬架单元410从轮子的轮辋92的突出也可以允许保持悬架系统400紧凑(与当前的悬架和转向系统相比)。
此外，将转向单元420与悬架单元410分离可以允许提供转向轴线423(由转向单元420的枢转构件422限定)相对于轮子90的竖直轴线的宽范围的可能倾斜度，和/或允许根据预定的规格(例如，主销偏移距、后倾角、外倾角等)调节转向轴线423的倾斜度，例如，如上面参照图4F、图4G和图4H描述的。
此外，与当前的悬架单元相比，例如由于悬架单元410的横向截面轮廓的特定形状，悬架系统400的悬架单元410可以承受更高的侧向力(例如，如上面参照图4B、图4C、图4D和图4E描述的)。
此外，悬架系统400的一些实施例可以利用线控传动技术(drive-by-wiretechnology)的优势(例如，如上面参照图4I、图4J、图4K、图4L、图4M描述的线控转向的转向机构(steer-by-wire steering mechanism)430以及如上面参照图5F描述的线控制动的制动单元(brake-by-wire braking unit)440)。
现在参考图6A、图6B和图6C，图6A、图6B和图6C是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统600和组装到轮内系统600中的轮子90的实施例的示意图示。
轮内系统600可以包括悬架单元610。悬架单元610可以类似于上文描述的悬架单元110、210、310和410。在一些实施例中，悬架单元610可以包括滑动构件612、轨道614以及减震装置和弹性装置。例如，减震装置和弹性装置可以设置在轨道614中(例如，如上文描述的)。
在一些实施例中，悬架单元610可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元610的纵向轴线611垂直于(或基本垂直于)地面表面/道路(例如，使得纵向轴线611平行于或基本平行于交通工具的竖直轴线)，轮子可以在地面表面/道路上转动。轨道614的纵向轴线可以与悬架单元610的纵向轴线611重合。在一些实施例中，悬架单元610可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元610的纵向轴线611垂直于(或基本垂直于)轮子/轮毂旋转轴线(例如，轴线625)，当轮子90组装到轮内系统600中时，轮子90可以围绕该轮子/轮毂旋转轴线旋转。
在一些实施例中，滑动构件612可以适于连接到交通工具的参考框架80，并且轨道614可以适于连接到轮子90(例如，如图6A、图6B和图6C所示)。
轮内系统600可以包括转向单元620。在一些实施例中，转向单元620可以包括至少一对臂622。在一些实施例中，轮内系统600可以包括轮子对接器624。
在一些实施例中，轨道614可以适于通过将至少一对臂622联接到轮子对接器624而连接到轮子90。一对臂622可以包括具有第一端部622aa和第二端部622ab的第一臂622a和具有第一端部622ba和第二端部622bb的第二臂622b。第一臂622a的第一端部622aa和第二臂622b的第一端部622ba可以可旋转地连接到轮子对接器624。第一臂622a的第二端部622ab和第二臂622b的第二端部622bb可以适于可旋转地连接到悬架单元610。在一些实施例中，第一臂622a和第二臂622b可以可枢转地连接到悬架单元610的轨道612(例如，如图6A、图6B和图6C所示)。
在一些实施例中，第一臂622a和第二臂622b可以被设定成彼此交叉，并且在第一臂622a和第二臂622b之间的虚拟交叉点处限定动态转向轴线623(例如，虚拟动态转向轴线)，使得当轮子对接器624相对于悬架单元610改变轮子对接器624的转向角时，动态转向轴线623可以相对于悬架单元610移动(例如，如图6C所示)。通常，动态转向轴线623的移动可以由第一臂622a和第二臂622b的长度以及第一臂622a和第二臂622b到悬架单元610和/或轮子对接器624的可旋转连接的位置来决定。以这种方式，与具有固定转向轴线的悬架系统相比，轮子90到交通工具的驾驶室中的突出可以显著减少。
现在参考图7A、图7B和图7C，图7A、图7B和图7C是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统700和组装到轮内系统700中的轮子90的实施例的示意图示。
轮内系统700可以包括悬架单元710。悬架单元710可以类似于上文描述的悬架单元110、210、310、410和610。在一些实施例中，悬架单元710可以包括滑动构件712、轨道714以及减震装置和弹性装置。例如，减震装置和弹性装置可以设置在轨道714中(例如，如上文描述的)。
在一些实施例中，悬架单元710可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元710的纵向轴线711垂直于(或基本垂直于)地面表面/道路(例如，使得纵向轴线711平行于或基本平行于交通工具的竖直轴线)，轮子可以在地面表面/道路上转动。轨道714的纵向轴线可以与悬架单元710的纵向轴线711重合。在一些实施例中，悬架单元710可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元710的纵向轴线711垂直于(或基本垂直于)轮子/轮毂旋转轴线(例如，轴线725)，当轮子90组装到轮内系统700中时，轮子90可以围绕该轮子/轮毂旋转轴线旋转。
在一些实施例中，轨道714可以适于连接到交通工具的参考框架80，并且滑动构件712可以适于连接到轮子90(例如，如图7A、图7B和图7C所示)。
轮内系统700可以包括转向单元720。在一些实施例中，转向单元720可以包括至少一对臂722。在一些实施例中，轮内系统700可以包括轮子对接器724。
在一些实施例中，滑动构件712可以适于通过将至少一对臂722联接到轮子对接器724而连接到轮子90。一对臂722可以包括具有第一端部722aa和第二端部722ab的第一臂722a和具有第一端部722ba和第二端部722bb的第二臂722b。第一臂722a的第一端部722aa和第二臂722b的第一端部722ba可以可旋转地连接到轮子对接器724。第一臂722a的第二端部722ab和第二臂722b的第二端部722bb可以适于可旋转地连接到悬架单元710。在一些实施例中，诸如在系统700中，第一臂722a和第二臂722b可以可枢转地连接到悬架单元710的滑动构件714(例如，如图7A、图7B和图7C所示)。
在一些实施例中，第一臂722a和第二臂722b可以被设定成彼此交叉，并且在第一臂722a和第二臂722b之间的虚拟交叉点处限定动态转向轴线723(例如，虚拟动态转向轴线)，使得当轮子对接器724相对于悬架单元710改变轮子对接器724的转向角时，动态转向轴线723可以相对于悬架单元710移动(例如，如图7C所示)。通常，动态转向轴线723的移动可以由第一臂722a和第二臂722b的长度以及第一臂722a和第二臂722b到悬架单元710和/或轮子对接器724的可旋转连接的位置来决定。以这种方式，与具有固定转向轴线的悬架系统相比，轮子90到交通工具的驾驶室中的突出可以显著减少。
现在参考图8，图8是根据本发明的一些实施例的具有悬架和转向能力的轮内系统800和组装到轮内系统800中的轮子90的实施例的示意图示。
轮内系统800可以包括悬架单元810。悬架单元810可以类似于上文描述的悬架单元110、210、310、410、610和710。在一些实施例中，悬架单元810可以包括滑动构件812、轨道814以及减震装置和弹性装置。例如，减震装置和弹性装置可以设置在轨道814中(例如，如上文描述的)。
在一些实施例中，悬架单元810可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元810的纵向轴线811垂直于(或基本垂直于)地面表面/道路(例如，使得纵向轴线811平行于或基本平行于交通工具的竖直轴线)，轮子可以在地面表面/道路上转动。轨道814的纵向轴线可以与悬架单元810的纵向轴线811重合。在一些实施例中，悬架单元810可以适于连接到参考框架80，使得悬架单元810的纵向轴线811垂直于(或基本垂直于)轮子/轮毂旋转轴线(例如，轴线825)，当轮子90组装到轮内系统800中时，轮子90可以围绕该轮子/轮毂旋转轴线旋转。
在一些实施例中，滑动构件812可以适于连接到交通工具的参考框架80，并且轨道814可以适于连接到轮子90(例如，如图8所示)。在一些实施例中，轨道814可以适于连接到交通工具的参考框架80，并且滑动构件812可以适于连接到轮子90。
轮内系统800可以包括转向单元820。在一些实施例中，转向单元820可以包括无框架马达822。在一些实施例中，轮内系统800可以包括轮子对接器824(以及可选的轮毂824a)。
在一些实施例中，无框架马达822可以联接到悬架单元810的滑动构件812和转向单元820的轮子对接器824。在一些实施例中，无框架马达822可以设置在悬架单元810的滑动构件812和转向单元820的轮子对接器824之间。例如，无框架马达822的定子822a可以连接到滑动构件812和轮子对接器824。定子822a的旋转可以相对于悬架单元810的滑动构件812旋转轮子对接器824。在一些实施例中，由转向单元820限定的转向轴线823可以与无框架马达822的转子822b的旋转轴线重合。
本发明的一些实施例可以提供以下中的一个：悬架单元(例如，诸如上文描述的悬架单元110、210)和轮内系统(例如，诸如上文描述的轮内系统300、400、600、700和800)以及组装在轮内系统中的轮子。
本发明的各种实施例可以提供包括两个或更多个悬架单元(例如，诸如上文描述的悬架单元110、210)或者两个或更多个轮内系统(例如，诸如上文描述的轮内系统100、300、400、600、700和800)的交通工具。在一些实施例中，交通工具可以包括组装到两个或更多个悬架单元或者两个或更多个轮内系统中的两个或更多个轮子90。该交通工具例如可以是乘用车、商用交通工具、运动型多功能交通工具、电动车、小型货车(van)等。
在以上描述中，实施例为本发明的示例或实施方式。“一个实施例”、“实施例”、“某些实施例”或“一些实施例”的各种呈现不一定都指代相同的实施例。尽管可以在单个实施例的背景下描述本发明的各种特征，但是这些特征也可以单独提供或以任何合适的组合提供。相反，尽管为了清楚起见，本文可以在单独的实施例的背景下描述本发明，但是本发明也可以在单个实施例中实现。本发明的某些实施例可以包括来自上面公开的不同实施例的特征，并且某些实施例可以包含来自上面公开的其他实施例的元件。在特定实施例的背景下公开的本发明的元件不应被视为将他们的使用限制在单独的特定实施例中。此外，应当理解，本发明可以以各种方式实施或实践，并且本发明可以在除了以上描述中概述的实施例之外的某些实施例中实现。
本发明不限于那些附图或对应的描述。例如，流程不需要移动通过每个所图示的框或状态，或者以所图示和所描述的完全相同的顺序移动。除非另外定义，否则本文使用的技术和科学术语的含义应如本发明所属领域的普通技术人员通常地理解的。虽然已经相对于有限数量的实施例描述了本发明，但是这些实施例不应该被解释为对本发明范围的限制，而是作为一些优选实施例的范例。其他可能的变化、修改和应用也在本发明的范围内。因此，本发明的范围不应受到迄今为止所描述的内容的限制，而应受所附权利要求及其合法等同物的限制。

Claims (50)

1.一种滑动支柱悬架单元，包括：
轨道，所述轨道具有纵向轴线；
滑动构件，所述滑动构件可滑动地连接到所述轨道；以及
减震装置和弹性装置，所述减震装置和所述弹性装置适于沿着所述轨道的所述纵向轴线阻尼运动并支撑力；
其中，所述轨道和所述滑动构件成形为具有横向截面轮廓，所述横向截面轮廓防止所述滑动构件相对于所述轨道围绕所述轨道的所述纵向轴线的旋转移动。
2.根据权利要求1所述的悬架单元，其中，所述轨道和所述滑动构件的所述横向截面轮廓的至少一部分是多边形。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的悬架系统，其中，所述轨道和所述滑动构件的所述横向截面轮廓的至少一部分关于所述轨道和所述滑动构件的纵向轴线是不对称的。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的悬架单元，包括设置在所述滑动构件的内部侧向表面中的至少一些内部侧向表面上的空腔内的滚子轴承。
5.根据权利要求4所述的悬架单元，包括适于拧入所述空腔中的轴承调节销，其中所述轴承调节销的形状和所述轴承调节销拧入所述空腔中的程度决定了所述滚子轴承在所述空腔内的定位和对准中的至少一个。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的悬架单元，其中，所述减震装置和所述弹性装置包括弹簧加载的减震器。
7.根据权利要求6所述的悬架，其中，所述弹簧加载的减震器设置在所述轨道内。
8.根据权利要求7所述的悬架单元，其中，所述弹簧加载的减震器在所述弹簧加载的减震器的第一端部处连接到所述轨道，并且在所述弹簧加载的减震器的第二端部处使用一个或更多个销连接到所述滑动构件，所述一个或更多个销适于在所述轨道的一个或更多个侧向表面上的对应的一个或更多个狭槽内滑动。
9.根据权利要求8所述的悬架单元，其中，所述一个或更多个狭槽用一个或更多个柔性套筒密封。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的悬架单元，其中，所述减震装置和所述弹性装置是由于能够在所述滑动构件和所述轨道之间产生的磁力而运作的。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的悬架单元，其中，所述轨道适于连接到交通工具的轮子，并且所述滑动构件适于连接到交通工具的参考框架。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的悬架单元，其中，所述轨道适于连接到交通工具的参考框架，并且所述滑动构件适于连接到交通工具的轮子。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的悬架单元，其中，所述轨道的所述纵向轴线是弯曲的，并且所述滑动构件适于沿着弯曲的所述纵向轴线在所述轨道上滑动。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的悬架单元，其中，当轮子组装到所述悬架单元中时，所述轨道和所述滑动构件中的至少一个的至少一部分适于设置在所述轮子的轮辋内。
15.根据权利要求1-13中任一项所述的悬架单元，其中，当轮子组装到所述悬架单元中时，所述轨道和所述滑动构件适于设置在所述轮子的轮辋的外部并邻近所述轮辋。
16.一种用于交通工具的轮子的轮内系统，所述系统包括：
轮子对接器，所述轮子对接器适于可旋转地支撑所述交通工具的所述轮子；
悬架单元，所述悬架单元包括：
轨道，所述轨道具有纵向轴线；
滑动构件，所述滑动构件可滑动地连接到所述轨道；以及
减震装置和弹性装置，所述减震装置和所述弹性装置适于沿着所述轨道的所述纵向轴线阻尼运动并支撑力；
其中，所述轨道和所述滑动构件成形为具有横向截面轮廓，所述横向截面轮廓防止所述滑动构件相对于所述轨道围绕所述轨道的所述纵向轴线的旋转移动；以及
转向单元，所述转向单元设置在所述悬架单元和所述轮子对接器之间，并适于使所述轮子对接器围绕转向轴线转向，其中所述转向轴线从所述轨道的所述纵向轴线朝向所述轮子对接器偏移。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，当所述轮子组装到所述系统中时，所述转向单元的至少一部分适于设置在所述轮子的轮辋内。
18.根据权利要求16-17中任一项所述的系统，其中，所述转向单元包括连接到所述悬架单元和所述轮子对接器的两个枢转构件，所述枢转构件限定所述转向轴线，并且适于使所述轮子对接器能够围绕所述转向轴线并且相对于所述悬架单元旋转。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述枢转构件连接到所述悬架单元的所述轨道。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述枢转构件连接到所述悬架单元的所述滑动构件。
21.根据权利要求18-20中任一项所述的系统，其中，所述转向单元包括转向机构对接器，所述转向机构对接器连接到所述枢转构件中的至少一个并适于连接到转向机构，所述转向机构对接器适于相对于所述悬架单元并围绕所述转向轴线转动所述枢转构件和连接到所述枢转构件的所述轮子对接器。
22.根据权利要求21所述的系统，包括转向机构，所述转向机构包括：
转向马达，所述转向马达连接到所述悬架单元的簧载质量并适于产生旋转运动；
转向杆，所述转向杆使用第一齿轮组件连接到所述转向马达，所述第一齿轮组件被构造成将旋转运动从所述转向马达传递到所述转向杆；以及
第二齿轮组件，所述第二齿轮组件适于将所述旋转运动从所述转向杆传递到所述枢转构件中的至少一个的齿轮，以使连接到所述枢转构件的所述轮子对接器相对于所述悬架单元围绕所述转向轴线转动。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，当所述滑动构件在所述轨道上滑动时，所述转向杆和所述第一齿轮组件适于使所述第一齿轮组件能够在所述转向杆上滑动，同时还将由所述转向马达产生的所述旋转运动传递到所述转向杆。
24.根据权利要求22-23中任一项所述的系统，其中，所述第二齿轮组件包括蜗轮。
25.根据权利要求22-24中任一项所述的系统，其中，所述转向杆平行于所述纵向轴线。
26.根据权利要求22-25中任一项所述的系统，其中，所述转向杆是伸缩式的。
27.根据权利要求22-26中任一项所述的系统，其中，所述悬架单元的所述簧载质量是所述悬架单元的所述轨道。
28.根据权利要求22-26中任一项所述的系统，其中，所述悬架单元的所述簧载质量是所述悬架单元的所述滑动构件。
29.根据权利要求16-17中任一项所述的系统，其中，所述转向单元包括无框架马达，所述无框架马达连接到所述悬架单元和所述轮子对接器，并且适于相对于所述悬架单元围绕所述转向轴线旋转所述轮子对接器。
30.根据权利要求29所述的系统，其中，所述无框架马达包括：
定子，所述定子连接到所述悬架单元和所述轮子对接器；以及
转子，所述转子适于旋转所述定子。
31.根据权利要求30所述的系统，其中，所述转子的旋转轴线与所述转向轴线重合。
32.根据权利要求29-31中任一项所述的系统，其中，所述无框架马达连接到所述悬架单元的所述轨道。
33.根据权利要求29-31中任一项所述的系统，其中，所述无框架马达连接到所述悬架单元的所述滑动构件。
34.根据权利要求16-17中任一项所述的系统，其中，所述转向单元包括至少一对臂，每对臂包括第一臂和第二臂，所述第一臂和所述第二臂在所述第一臂和所述第二臂的第一端部处可枢转地连接到所述轮子对接器，并且在所述第一臂和所述第二臂的第二端部处可枢转地连接到所述悬架单元。
35.根据权利要求34所述的系统，其中，所述第一臂和所述第二臂可枢转地连接到所述悬架系统的所述轨道。
36.根据权利要求34所述的系统，其中，所述第一臂和所述第二臂可枢转地连接到所述悬架系统的所述滑动构件。
37.根据权利要求34-36中任一项所述的系统，其中，所述第一臂和所述第二臂被设定成彼此交叉，并且在所述第一臂和所述第二臂之间的虚拟交叉点处限定动态转向轴线，使得当所述轮子对接器相对于所述悬架单元改变所述轮子对接器的转向角时，所述动态转向轴线能够相对于所述悬架单元移动。
38.根据权利要求16-37中任一项所述的系统，包括制动单元，所述制动单元包括连接到所述轮子对接器的制动致动器。
39.根据权利要求38所述的系统，其中，所述制动单元包括与所述制动致动器流体连通的制动液贮存器，所述制动液贮存器连接到所述悬架单元的所述滑动构件。
40.根据权利要求38-39中任一项所述的系统，其中，所述制动单元是线控制动单元。
41.根据权利要求38-40中任一项所述的系统，其中，所述制动单元包括控制器，所述控制器被构造为通过所述制动致动器控制所述轮子对接器的制动。
42.根据权利要求16-41中任一项所述的系统，包括牵引单元，所述牵引单元包括：
牵引马达；以及
轴，所述轴适于将来自所述牵引马达的旋转传递到由所述轮子对接器可旋转地支撑的轮毂。
43.根据权利要求42所述的系统，其中，所述牵引马达连接到所述悬架单元。
44.根据权利要求42所述的系统，其中，所述牵引马达连接到所述轮子对接器。
45.根据权利要求16-44中任一项所述的系统，其中，所述轨道和所述滑动构件的所述横向截面轮廓的至少一部分是以下中的至少一种：多边形以及关于所述轨道和所述滑动构件的纵向轴线是不对称的。
46.根据权利要求16-45中任一项所述的系统，包括：
滚子轴承，所述滚子轴承设置在所述滑动构件的内部侧向表面中的至少一些内部侧向表面上的空腔内；以及
轴承调节销，所述轴承调节销适于拧入所述空腔中，其中所述轴承调节销的形状和所述轴承调节销拧入所述空腔中的程度决定了所述滚子轴承在所述空腔内的定位和对准中的至少一个。
47.根据权利要求16-46中任一项所述的系统，其中：
所述减震装置和所述弹性装置包括设置在所述轨道内的弹簧加载的减震器；并且
所述弹簧加载的减震器在所述弹簧加载的减震器的第一端部处连接到所述轨道，并且在所述弹簧加载的减震器的第二端部处使用一个或更多个销连接到所述滑动构件，所述一个或更多个销适于在所述轨道的一个或更多个侧向表面上的对应的一个或更多个狭槽内滑动。
48.根据权利要求16-47中任一项所述的系统，其中，所述轨道的所述纵向轴线是弯曲的，并且所述滑动构件适于沿着所述弯曲的纵向轴线在所述轨道上滑动。
49.根据权利要求16-48中任一项所述的系统，其中，当轮子组装到所述悬架单元中时，所述轨道和所述滑动构件中的至少一个的至少一部分适于设置在所述轮子的轮辋内。
50.根据权利要求16-48中任一项所述的系统，其中，当轮子组装到所述悬架单元中时，所述轨道和所述滑动构件适于设置在所述轮子的轮辋的外部并邻近所述轮辋。
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