CN114179583A

CN114179583A - 独立悬架系统

Info

Publication number: CN114179583A
Application number: CN202110197643.XA
Authority: CN
Inventors: 文河景; 田甲培
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2022-03-15
Also published as: US20220080795A1; DE102021104282A1; KR20220035593A; US11660921B2

Abstract

一种独立悬架系统，包括：车轮转向节，与车轮接合并且配置为响应于转向输入而旋转；电机组件，设置在车轮转向节的一端并且配置为使车轮转向节旋转；上臂，与电机组件接合；下臂，具有与车身接合的第一端和与车轮转向节接合的第二端；连接臂，配置为与上臂接合；旋转销，设置在上臂和连接臂之间的连接部分处，以使得上臂和连接臂能够一体旋转；以及减震器，设置在连接臂和下臂之间，并且与连接臂接合，以垂直于连接臂。

Description

独立悬架系统

技术领域

本公开涉及一种配置为执行车辆的每个车轮的独立转向的独立悬架系统。更具体地，本公开涉及一种独立悬架系统，其用于改进电机组件与减震器之间的位置关系，以便改进车轮在颠簸路面(bump，凸起)上行驶时减震器的杠杆比(lever ratio)。

背景技术

传统的车辆悬架系统将车轴与车身连接，以防止在车辆行驶时车轴从路面接收的振动或冲击直接传递到车身，从而防止对车身或货物的损坏并改进乘坐舒适性。通常，悬架系统包括缓和从路面接收的冲击的悬架弹簧、为了改进乘坐舒适性而衰减悬架弹簧的振动的减震器，以及抑制车辆的侧倾的稳定器。

商用车辆主要使用实心轴悬架系统，其中左轮和右轮经由单个车轴连接。主要使用板簧或空气弹簧作为悬架弹簧。

一种使用实心轴悬架系统的商用车辆的转向系统，包括转向臂、转向拉杆和横拉杆，转向臂可旋转地安装到转向齿轮的输出轴，转向拉杆将转向臂的运动传递到转向节臂，转向节臂接收转向拉杆的运动以操作转向节轴，转向横拉杆连接左转向节臂和右转向节臂。

在配备有上述使用空气弹簧和转向系统的实心轴悬架系统的商用车辆中，空气弹簧仅用作板簧的替代物，而不会显著地有助于改进乘坐舒适性或转向特性。另外，由于其结构特征，难以获得精确的几何形状和增加设计自由度。

近年来，已经开发了一种独立转向型悬架系统，其中车轮的转向角通过电机组件输入到每个悬架系统。然而，上述独立转向型悬架系统存在的问题在于，减震器需要在车辆的高度方向上伸出，以便与电机组件的转向轴对齐。

另外，如图1所示，在减震器的一端固定到车身框架的情况下，当车轮在颠簸路面上行驶时，减震器的长度变化小，导致乘坐舒适性下降。

因此，近年来，要求电机组件具有与减震器不同的轴。

在此背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此其可以包含不形成对于本领域普通技术人员已知的相关技术的信息。

发明内容

本公开致力于解决与相关技术相关的上述问题，并且本公开的一个目的是提供一种独立悬架系统，即使当电机组件位于上臂的下端时，该独立悬架系统也使得能够将减震器的杠杆比设定为预定值或更大。

本公开的另一目的是提供一种独立悬架系统，其配置为使得减震器定位成垂直于连接臂。

本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员将从以下描述中清楚地理解本文未提及的其他目的，并且参考本公开的实施方式将变得显而易见。此外，本公开的目的可通过本发明中描述的部件及其组合来实现。

在一个方面中，本公开提供了一种独立悬架系统，包括：车轮转向节(wheelknuckle)，配置为与车轮接合并且配置为响应于转向输入而旋转；电机组件，设置在车轮转向节的一端并且配置为使车轮转向节旋转；上臂，与电机组件接合；下臂，具有与车身接合的第一端和与车轮转向节接合的第二端；连接臂，与上臂一体地形成；旋转销，设置在上臂和连接臂之间的连接部分处，以使得上臂和连接臂能够一体旋转；以及减震器，设置在连接臂和下臂之间，并且与连接臂接合，以垂直于连接臂。

上臂和连接臂可以离旋转销相同的距离。

减震器可以配置为具有0.9至1.2的杠杆比。

独立悬架系统还可以包括与车轮转向节接合的轮内电机(in-wheel motor)。

电机组件可以配置为使车轮转向节在车辆的纵向方向上旋转最大180度。

车轮转向节可以配置为围绕其与上臂和电机组件接合的一端以及其与下臂接合的一端旋转。

下臂和车轮转向节可以通过球窝接头或万向接头而彼此接合。

在下面讨论本公开的其他方面和示例性实施方式。

应理解，如本文使用的术语“车辆”或者“车辆的”或者其他类似术语包括广义的机动车辆，例如乘用车(包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车)，船舶(包括各种船只和船舶)，飞机，等等，并包括混合动力汽车、电动汽车、插电式混合电动汽车、氢动力车辆及其他替代燃料车辆(例如，来自除了石油以外的资源的燃料)。如本文提到的，混合动力汽车是一种具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油驱动和电驱动的车辆。

在下面讨论了本发明的上述和其他特征。

附图说明

现在将参考附图中示出的本公开的某些示例性实施方式详细描述本公开的上述和其他特征，附图在下文中仅以实例的方式给出，因此不限制本公开，并且其中：

图1是示出了根据比较实例的悬架系统的视图，其中，减震器的一端设置在下臂处，并且其相对端固定到车身框架；

图2是示出了根据本公开的实施方式的独立悬架系统的构造的视图；

图3是示出了根据本公开的实施方式的独立悬架系统在车轮在颠簸路面上行驶时的操作的视图；以及

图4是示出了当车轮在颠簸路面上行驶时，比较实例与本公开的实施方式之间的减震器的位移值的比较数据的表格。

应理解，附图不是必须按比例的，其呈现了说明本公开的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。如本文所公开的本公开的具体设计特征，包括例如具体尺寸、取向、位置和形状，将部分地由具体预期应用和使用环境确定。

在附图中，在若干幅图中，相同的附图标记指代本公开的相同或等同部分。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式。然而，本公开可以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明是全面且完整的，并且将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。

此外，说明书中描述的术语“-装置”、“-臂”和“-组件”表示用于处理至少一个功能或操作的单元，并且可以由硬件部件、软件部件或硬件部件和软件部件的组合来实现。

此外，在以下描述和附图中，具有相同功能配置的部件由相同的附图标记表示，并且省略其重复说明。

图2是示出了本公开的独立悬架系统的构造的视图。

本公开的悬架系统100包括：轮内电机410，设置在车轮400内以向车轮400施加旋转驱动力；以及车轮转向节140，与包括轮内电机410的车轮400接合。另外，悬架系统100还包括制动装置420，该制动装置在其一端设置为与轮内电机410相邻。车轮转向节140直接从设置在车轮转向节140的上端的电机组件200接收驱动力，并且相对于车辆的纵向方向向左和向右旋转车轮400。车轮转向节140可以由控制器驱动，使得响应于用户的转向输入来控制每个车轮400。

控制器执行控制，使得将电机组件200的旋转力施加到车轮转向节140，以便控制车轮400以使其被操作到与转向输入相对应的转向角。车轮转向节140的上端与电机组件200的转子接合，并且车轮转向节140的下端与下臂110的一端接合。车轮转向节140的下端可以通过球窝接头或万向接头与下臂110接合。车轮转向节140的下端部分响应于电机组件200在车辆的宽度方向上的旋转力而围绕下臂110的接头旋转。

也就是说，车轮转向节140围绕其与上臂120和电机组件200接合的一端以及其与下臂110接合的一端旋转。此外，在本公开的一个实施方式中，电机组件200可以配置为使车轮转向节140在两个方向上旋转至最大180度。

电机组件200包括设置在其中心部分的转子和设置成围绕转子的至少一部分的定子。定子的一端与上臂120接合，使得将电机组件200在上下方向上的运动传递到上臂120。在本公开的一个实施方式中，转子的至少一部分与车轮转向节140接合，使得车轮转向节140与转子同时旋转。

本公开包括连接臂130，该连接臂设置在上臂120的相对端，并且与上臂120形成预定角度。本公开包括旋转销330，该旋转销设置在连接臂130和上臂120之间的连接点处。旋转销330经由衬套连接到车身的副框架或框架。也就是说，上臂120和连接臂130响应于沿上下方向施加到电机组件200的位移而以互锁的方式围绕旋转销330旋转。

本公开包括减震器310，其布置在连接臂130和下臂110之间，并且与连接臂130接合，以便垂直于连接臂130的纵向方向。减震器310可以采用液压悬架、气体悬架、可变悬架或电控悬架。另外，本公开可以包括配置为围绕减震器310的悬架弹簧320。

减震器310的相应端部可以铰接到连接臂130和下臂110。因此，减震器310吸收施加到连接臂130和下臂110的位移。

图3是示出了根据本公开的实施方式的独立悬架系统100在车轮400在颠簸路面上行驶时的操作的视图。

当车辆在颠簸道路上行驶时，每个独立悬架系统100都受到由于车轮400在其上行驶的颠簸路面而产生的冲击。当车轮400在颠簸路面上行驶时，上臂120的靠近车轮400设置的一端和下臂110的靠近车轮400设置的一端围绕上臂120的相对端和下臂110的相对端沿上下方向旋转，这些相对端与车身框架接合。

当车轮400在颠簸路面上行驶时，车轮400的中心点在车辆的高度方向上移动，并且与车轮400接合的车轮转向节140也在车辆的高度方向上移动与车轮400在其上行驶的颠簸路面的尺寸相等的高度。

另外，与车轮转向节140的上端接合的电机组件200以及与电机组件的一端接合的上臂120的一端，在与施加由于车轮400在颠簸路面上行驶而产生的冲击的方向相同的方向上移动。如图3所示，当上臂120的一端在顺时针方向上移动时，与上臂120一体形成的连接臂130的远端也围绕旋转销330在顺时针方向上旋转，其中旋转销330置于连接臂与上臂之间。

当车轮400在颠簸路面上行驶时，下臂110的与车轮转向节140的下端部分接合的一端围绕其与车身框架接合的相对端在顺时针方向上旋转。

因此，当车轮400在颠簸路面上行驶时，连接臂130的远端和下臂110的与车轮转向节140接合的一端彼此靠近地移动，并且设置在连接臂130和下臂110之间的减震器310进入压缩状态。

本公开的减震器310的杠杆比可以是通过将当车轮400在颠簸路面上行驶时减震器310的长度变化除以车轮400的中心轴线在车辆的上下方向上移动的距离而获得的值。这里，减震器310的杠杆比可以相对于车轮400在其上行驶的颠簸路面的尺寸而设置为0.9至1.2。

根据本公开，连接臂130固定到上臂120和旋转销330，并且减震器310设置在连接臂130和下臂110之间，结果是减震器310移位到与车轮400在其上行驶的颠簸路面的尺寸相似的程度。

在附图所示的本公开的实施方式中，上臂120和连接臂130形成为具有相同的长度，并且在它们之间形成预定角度，使得减震器310相对于车轮400在其上行驶的颠簸路面的尺寸的杠杆比是1.14。

总之，在包括独立转向系统的车辆中，当车轮400在颠簸路面上行驶时，连接臂130围绕旋转销330旋转，并且连接臂130和下臂110之间的距离改变。这样，将减震器310压缩或延伸。在本公开的一个实施方式中，连接臂130旋转到靠近下臂110的位置，并且下臂110同时也旋转到靠近连接臂130的位置，结果是减震器310的压缩量与车轮400在其上行驶的颠簸路面的尺寸基本上相同。

图4示出了根据本公开的实施方式的当减震器310设置在连接臂130和下臂110之间时，车轮400在其上行驶的颠簸路面的尺寸的数据和减震器310的位移值，该位移值取决于车轮400在其上行驶的颠簸路面的尺寸。

在根据比较实例的悬架系统中，其中减震器310的一端与车身框架接合，而其相对端位于下臂110处，当车轮400在颠簸路面上行驶时测量的数据如下。

在图1所示的比较实例中，其中减震器310与车身框架和下臂110倾斜地接合，当车轮400在其上行驶的颠簸路面的尺寸为50mm时，减震器310的长度变化被测量为23mm，因此减震器310的杠杆比为0.46。

另一方面，在根据本公开的实施方式的独立悬架系统中，其中上臂120和连接臂130具有相同的长度，当车轮400在其上行驶的颠簸路面的尺寸为50mm时，减震器310的长度变化被测量为57mm，因此减震器310的杠杆比为1.14。

也就是说，根据本公开，减震器310设置在连接臂130和下臂110之间，并且当车轮400在颠簸路面上行驶时，连接臂130和下臂110之间的距离减小，由此减震器310的杠杆比具有基本上接近1的值。

如从以上描述中显而易见的，本公开可以通过以上实施方式以及通过上述配置和组合以及使用关系来获得以下效果。

本公开可以通过直接连接到连接臂的减震器的位置来降低电机组件的位置，从而降低重心。

另外，本公开可以增加减震器的杠杆比，从而提供高自由度。

另外，本公开具有通过增加减震器的杠杆比而需要低阻尼力来执行车轮转向的效果。

以上描述是本公开的说明。此外，以上公开旨在说明和解释本公开的示例性实施方式，并且本公开可以在各种其他组合、修改和环境中使用。换句话说，本公开可以在本文公开的概念的范围内、在本公开的等同范围内，和/或在本领域的技术和知识内改变或修改。所描述的实施方式示出了实现本公开的技术思想的最佳现有技术，并且可以根据对本公开的具体应用和用途的需要而对其进行各种改变。因此，以上描述并非旨在将本公开限制于实施方式。而且，所附权利要求应被解释为涵盖这些其他实施方式。

Claims

1.一种独立悬架系统，包括：

车轮转向节，配置为与车轮接合并且配置为响应于转向输入而旋转；

电机组件，设置在所述车轮转向节的一端，所述电机组件配置为使所述车轮转向节旋转；

上臂，配置为与所述电机组件接合；

下臂，具有与车身接合的第一端和与所述车轮转向节接合的第二端；

连接臂，配置为与所述上臂接合；

旋转销，设置在所述上臂和所述连接臂之间的连接部分处，所述旋转销配置为使得所述上臂和所述连接臂能够一体旋转；以及

减震器，设置在所述连接臂和所述下臂之间，并且所述减震器配置为与所述连接臂接合，以垂直于所述连接臂。

2.根据权利要求1所述的独立悬架系统，其中，所述上臂和所述旋转销之间的距离与所述连接臂和所述旋转销之间的距离是相同的。

3.根据权利要求1所述的独立悬架系统，其中，所述减震器配置为具有0.9至1.2的杠杆比。

4.根据权利要求1所述的独立悬架系统，还包括配置为与所述车轮转向节接合的轮内电机。

5.根据权利要求1所述的独立悬架系统，其中，所述电机组件配置为使所述车轮转向节在车辆的纵向方向上旋转最大180度。

6.根据权利要求1所述的独立悬架系统，其中，所述车轮转向节配置为围绕所述车轮转向节的与所述上臂和所述电机组件接合的第一端以及所述车轮转向节与所述下臂接合的第二端旋转。

7.根据权利要求1所述的独立悬架系统，其中，所述下臂和所述车轮转向节配置为通过球窝接头而彼此接合。

8.根据权利要求1所述的独立悬架系统，其中，所述下臂和所述车轮转向节配置为通过万向接头而彼此接合。

9.根据权利要求1所述的独立悬架系统，还包括配置为围绕所述减震器的悬架弹簧。