CN116443108A - 前悬架系统及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用横置发动机的前悬架系统及具有其的车辆，适用横置发动机的前悬架系统包括：副车架，副车架上设置有布置横置发动机的布置空间；转向节；转向器总成，转向器总成的两端分别与副车架、转向节连接；第一控制臂，第一控制臂的一端与副车架连接，第一控制臂的另一端与转向节连接；其中，转向器总成和第一控制臂均位于车辆的轮心沿车辆的X向的后侧，以避让安装于布置空间的横置发动机。采用本申请的技术方案，有效地解决了现有技术中的前悬架系统无法适配横置发动机系统的问题。

Description

前悬架系统及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及悬架系统设计领域，具体而言，涉及一种前悬架系统及具有其的车辆。

背景技术

双横臂前悬架为高端车型通常采用的悬架形式，为提升性能，可以将下控制臂设计为双下臂形式，形成虚拟主销，进一步减小轮心及接地点处主销偏置距，称为虚拟主销双横臂悬架。虚拟主销双横臂悬架由上控制臂、舒适性下控制、操控性下控制臂、转向器、转向节、副车架、稳定杆及稳定杆连接杆组成，其中舒适性控制臂、转向器、稳定杆均布置于轮心前侧。

上述悬架形式可以给整车带来更优异的底盘性能，但这种悬架形式仅适用于纵置发动机布置及纯电动车型，但对于横置发动机及其混动车型，动力总成在轮心前侧占据空间较大，无法满足转向机及舒适性控制臂布置。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种前悬架系统及具有其的车辆，以解决现有技术中的前悬架系统无法适配横置发动机系统的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种适用横置发动机的前悬架系统，包括：副车架，副车架上设置有布置横置发动机的布置空间；转向节；转向器总成，转向器总成的两端分别与副车架、转向节连接；第一控制臂，第一控制臂的一端与副车架连接，第一控制臂的另一端与转向节连接；其中，转向器总成和第一控制臂均位于车辆的轮心沿车辆的X向的后侧，以避让安装于布置空间的横置发动机。

进一步地，前悬架系统还包括：稳定杆，稳定杆均位于车辆的轮心沿车辆的X向的后侧，稳定杆位于转向器总成沿车辆的X向的后侧，稳定杆的第一端与副车架连接；稳定杆连接杆，稳定杆连接杆的一端与稳定杆的第二端连接，稳定杆连接杆的另一端与滑柱总成连接。

进一步地，稳定杆包括直线段和弯曲段，副车架的纵梁的底部设置有开口向下的内凹结构，直线段位于副车架的底部，且直线段通过安装于内凹结构内的稳定杆衬套与副车架连接，弯曲段的一端与直线段连接，弯曲段的另一端沿第一方向延伸设置且与稳定杆连接杆连接，其中，第一方向为第一控制臂的延伸方向。

进一步地，前悬架系统还包括：第二控制臂，第二控制臂的两端分别与副车架、转向节连接，第二控制臂位于轮心沿车辆的X向的前侧，第一控制臂通过第一球向节与转向节连接，第二控制臂通过第二球向节与转向节连接，第一球向节的刚度小于第二球向节的刚度。

进一步地，第一球向节具有第一外球头点，第二球向节具有第二外球头点，第一外球头点和第二球向节在车辆的X向上具有第一间距L1，40mm≤L1≤100mm。

进一步地，第一控制臂的长度为L2，350mm≤L2≤450mm，和/或，第二控制臂的长度为L3，300mm≤L3≤400mm。

进一步地，转向器总成包括转向器本体和转向拉杆，转向器本体与副车架连接，转向拉杆的两端分别与转向器本体、转向节连接，第二控制臂的长度和转向拉杆的长度之间具有长度差值L4，60mm≤L4≤100mm。

进一步地，转向器本体和转向拉杆在车辆的初始静止状态下具有第一夹角A，0°≤A≤5°。

进一步地，前悬架系统还包括：上控制臂，上控制臂的两端分别与转向节、车骨架连接，上控制臂与车骨架连接的一端具有两个连接端点，两个连接端点之间形成避让滑柱总成的空间。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括前悬架系统，前悬架系统为上述的前悬架系统。

应用本发明的技术方案，通过将转向器总成和第一控制臂均位于车辆的轮心沿车辆的X向的后侧，可以为布置横置发动机预留出布置空间，进而实现在前悬架系统上布置横置发动机。采用本申请的技术方案，有效地解决了现有技术中的前悬架系统无法适配横置发动机系统的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的前悬架系统的第一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的前悬架系统的第二实施例的结构示意图；

图3示出了根据本发明的前悬架系统的第三实施例的结构示意图；

图4示出了根据本发明的前悬架系统的第四实施例的结构示意图；

图5示出了根据本发明的前悬架系统的第五实施例的结构示意图；

图6示出了根据本发明的前悬架系统的第六实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、副车架；

20、转向节；

30、转向器总成；31、转向器本体；32、转向拉杆；

40、第一控制臂；41、第一球向节；

50、轮心；

60、稳定杆；61、直线段；62、弯曲段；

70、稳定杆连接杆；

80、第二控制臂；81、第二球向节；

90、滑柱总成；

100、上控制臂；

110、虚拟主销下点。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图6所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种适用横置发动机的前悬架系统。

适用横置发动机的前悬架系统包括：副车架10、转向节20、转向器总成30、第一控制臂40。副车架10上设置有布置横置发动机的布置空间。转向器总成30的两端分别与副车架10、转向节20连接。第一控制臂40的一端与副车架10连接，第一控制臂40的另一端与转向节20连接。其中，转向器总成30和第一控制臂40均位于车辆的轮心50沿车辆的X向的后侧，以避让安装于布置空间的横置发动机。

应用本发明的技术方案，通过将转向器总成30和第一控制臂40均位于车辆的轮心50沿车辆的X向的后侧，可以为布置横置发动机预留出布置空间，进而实现在前悬架系统上布置横置发动机。采用本申请的技术方案，有效地解决了现有技术中的前悬架系统无法适配横置发动机系统的问题。

如图5所示，进一步地，前悬架系统还包括：稳定杆60、稳定杆连接杆70。稳定杆60均位于车辆的轮心50沿车辆的X向的后侧。稳定杆60位于转向器总成30沿车辆的X向的后侧，稳定杆60的第一端与副车架10连接。稳定杆连接杆70的一端与稳定杆60的第二端连接，稳定杆连接杆70的另一端与滑柱总成90连接。这样设置可避免稳定杆60与横置发动机系统产生干涉。

实际上，整车需要阿克曼转向，即最大转角时，内侧车轮转角大于外侧车轮转角，也就是左转向极限左轮转角大于右轮转角，右转向极限右轮转角大于左轮转角。将转向机布置在轮心后侧，转向拉杆外球头点位于主销内侧，以左轮为例，车轮左转过程中，转向器转向拉杆向右侧移动，而极限转向时左轮转角较大，转向拉杆与转向器夹角逐渐增大，转向拉杆外球头点X坐标变化大，导致操纵性控制臂、舒适性控制外球头点X坐标变化大(三个球头均装配到转向节上)，进而导致车轮在绕主销转向的同时发生、X坐标位移较大。导致的最终后果就是：零件之间容易产生布置干涉，因此需要占据较大的布置空间，包括轮胎包络大会占据车身空间；且操纵性控制臂(也即第二控制臂)、舒适性控制臂(也即第一控制臂)衬套摆动角度大，影响衬套等零件耐久性。而对于传统虚拟主销双横臂悬架，转向机在轮心前侧，相同最大左转向转角下，转向拉杆向左侧移动，转向拉杆外球头Y坐标逐渐逼近再远离主销的过程，转向拉杆球头X坐标是先减小后增加，因此不存在上述问题。

为解决上述问题，需要将操纵性控制臂外球头点与舒适性控制臂外球头点距离拉近，减小两者相互旋转运动(也就是减小虚拟主销下点110自转)。同时，将转向机外球头点X方向后移，减小初始状态转向拉杆与转向器本体夹角，从而减小转向极限位置转向拉杆外球头点X坐标变化。另外，通过沿两个控制臂连线加长方向，移动两个控制臂内衬套点，加长两个控制臂长度，进而减小外球头点X坐标变化带来的内衬套摆角增大问题。

进一步地，稳定杆60包括直线段61和弯曲段62。副车架10的纵梁的底部设置有开口向下的内凹结构，直线段61位于副车架10的底部，且直线段61通过安装于内凹结构内的稳定杆衬套与副车架10连接。弯曲段62的一端与直线段61连接，弯曲段62的另一端沿第一方向延伸设置且与稳定杆连接杆70连接，其中，第一方向为第一控制臂40的延伸方向。这样设置可解决稳定杆60难以布置的技术难题。

将转向器及稳定杆均布置与轮心后侧，为实现良好底盘性能，并将稳定杆布置于转向器后侧。为进一步压缩转向器后侧空间，腾出空间布置转向机电机(冗余系统转向机电机较大)及排气系统，将稳定杆布置副车架下侧，直线段及安装点均布置在副车架下侧，弯曲段从转向器转向拉杆下侧绕过，沿舒适性控制臂走向(避免干涉)，通过稳定杆连接杆与滑柱总成装配。另外，稳定杆与副车架的配合位置，需要在副车架纵梁位置设计向上内凹结构，稳定杆衬套及盖板装配在副车架纵梁凹陷处，避免影响整车离地间隙。

进一步地，前悬架系统还包括：第二控制臂80。第二控制臂80的两端分别与副车架10、转向节20连接，第二控制臂80位于轮心50沿车辆的X向的前侧，第一控制臂40通过第一球向节41与转向节20连接，第二控制臂80通过第二球向节81与转向节20连接，第一球向节41的刚度小于第二球向节81的刚度。也即是说，第一控制臂40为舒适性控制臂，第二控制臂80为操纵性控制臂。

进一步地，第一球向节41具有第一外球头点，第二球向节81具有第二外球头点，第一外球头点和第二球向节81在车辆的X向上具有第一间距L1，40mm≤L1≤100mm。设置在此范围可减小为避免车辆转向零件之间产生布置干涉所预留的包络空间。

进一步地，第一控制臂40的长度为L2，350mm≤L2≤450mm，和/或，第二控制臂80的长度为L3，300mm≤L3≤400mm。这样设置可解决减小外球头点(也即两个控制臂分别与转向节连接球向节的几何中心点)X向坐标变化带来的内衬套摆角增大问题。将两臂设置为上述长度范围内，可以通过加长两个控制臂长度，进而减小外球头点X坐标变化带来的内衬套摆角增大问题。

需要说明的是，本申请中所指的外侧均为靠近转向节的一侧，所指的内侧均为靠近副车架的一侧。

进一步地，转向器总成30包括转向器本体31和转向拉杆32，转向器本体31与副车架10连接，转向拉杆32的两端分别与转向器本体31、转向节20连接，第二控制臂80的长度和转向拉杆32的长度之间具有长度差值L4，60mm≤L4≤100mm。这样设置能够实现理想的前束变化曲线。如图6所示，需要说明的是，转向器布置到轮心后侧带来的另外一个问题为垂直轮跳工况的前束变化率曲线线性度较差(图6中的虚线)，通过调整操纵性控制臂(也即第二控制臂80)与转向拉杆长度差。将操纵性控制臂内衬套点向Y方向内侧移动，加长操纵性控制臂；将转向拉杆内球头点向Y方向外侧移动，减短转向拉杆长度。通过以上，实现理想的前束变化曲线(图6中实现)，从而满足整车性能要求。

进一步地，转向器本体31和转向拉杆32在车辆初始静止状态下具有第一夹角A，0°≤A≤5°。这样设置可以避免转向拉杆与转向器夹角逐渐增大，导致的转向拉杆外球头点X坐标变化大。转向拉杆外球头点也即转向拉杆32与转向节连接的球向节的集合中心。X坐标即为沿车辆长度方向或行进方向的坐标。

进一步地，前悬架系统还包括：上控制臂100，上控制臂100的两端分别与转向节20、车骨架连接，上控制臂100与车骨架连接的一端具有两个连接端点，两个连接端点之间形成避让滑柱总成90的空间。

需要说明的是，X向即为车辆的长度方向，Y向即为车辆的宽度方向。

根据本发明的另一具体实施例，提供了一种车辆，包括前悬架系统，前悬架系统为上述的前悬架系统。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

前悬架系统有上控制臂、操纵性控制臂、舒适性控制臂、转向器、稳定杆、滑柱、转向节、副车架等零件组成。相对于传统虚拟主销双横臂悬架，将转向器、舒适性控制臂、稳定杆等布置于轮心后侧，以解决横置发动机的动力总成布置问题。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用横置发动机的前悬架系统，其特征在于，包括：

副车架(10)，所述副车架(10)上设置有布置横置发动机的布置空间；

转向节(20)；

转向器总成(30)，所述转向器总成(30)的两端分别与所述副车架(10)、所述转向节(20)连接；

第一控制臂(40)，所述第一控制臂(40)的一端与所述副车架(10)连接，所述第一控制臂(40)的另一端与所述转向节(20)连接；

其中，所述转向器总成(30)和所述第一控制臂(40)均位于车辆的轮心(50)沿所述车辆的X向的后侧，以避让安装于所述布置空间的所述横置发动机。

2.根据权利要求1所述的前悬架系统，其特征在于，所述前悬架系统还包括：

稳定杆(60)，所述稳定杆(60)均位于车辆的轮心(50)沿所述车辆的X向的后侧，所述稳定杆(60)位于所述转向器总成(30)沿所述车辆的X向的后侧，所述稳定杆(60)的第一端与所述副车架(10)连接；

稳定杆连接杆(70)，所述稳定杆连接杆(70)的一端与所述稳定杆(60)的第二端连接，所述稳定杆连接杆(70)的另一端与滑柱总成(90)连接。

3.根据权利要求2所述的前悬架系统，其特征在于，所述稳定杆(60)包括直线段(61)和弯曲段(62)，所述副车架(10)的纵梁的底部设置有开口向下的内凹结构，所述直线段(61)位于所述副车架(10)的底部，且所述直线段(61)通过安装与所述内凹结构内的稳定杆衬套与所述副车架(10)连接，所述弯曲段(62)的一端与所述直线段(61)连接，所述弯曲段(62)的另一端沿第一方向延伸设置且与所述稳定杆连接杆(70)连接，其中，所述第一方向为所述第一控制臂(40)的延伸方向。

4.根据权利要求3所述的前悬架系统，其特征在于，所述前悬架系统还包括：

第二控制臂(80)，所述第二控制臂(80)的两端分别与所述副车架(10)、所述转向节(20)连接，所述第二控制臂(80)位于所述轮心(50)沿所述车辆的X向的前侧，所述第一控制臂(40)通过第一球向节(41)与所述转向节(20)连接，所述第二控制臂(80)通过第二球向节(81)与所述转向节(20)连接，所述第一球向节(41)的刚度小于所述第二球向节(81)的刚度。

5.根据权利要求4所述的前悬架系统，其特征在于，所述第一球向节(41)具有第一外球头点，所述第二球向节(81)具有第二外球头点，所述第一外球头点和所述第二球向节(81)在所述车辆的X向上具有第一间距L1，40mm≤L1≤100mm。

6.根据权利要求4所述的前悬架系统，其特征在于，所述第一控制臂(40)的长度为L2，350mm≤L2≤450mm，和/或，所述第二控制臂(80)的长度为L3，300mm≤L3≤400mm。

7.根据权利要求4所述的前悬架系统，其特征在于，所述转向器总成(30)包括转向器本体(31)和转向拉杆(32)，所述转向器本体(31)与所述副车架(10)连接，所述转向拉杆(32)的两端分别与所述转向器本体(31)、所述转向节(20)连接，所述第二控制臂(80)的长度和所述转向拉杆(32)的长度之间具有长度差值L4，60mm≤L4≤100mm。

8.根据权利要求7所述的前悬架系统，其特征在于，所述转向器本体(31)和转向拉杆(32)在所述车辆的初始静止状态下具有第一夹角A，0°≤A≤5°。

9.根据权利要求2所述的前悬架系统，其特征在于，所述前悬架系统还包括：

上控制臂(100)，所述上控制臂(100)的两端分别与所述转向节(20)、车骨架连接，所述上控制臂(100)与所述车骨架连接的一端具有两个连接端点，两个所述连接端点之间形成避让所述滑柱总成(90)的空间。

10.一种车辆，包括前悬架系统，其特征在于，所述前悬架系统为权利要求1至9中任一项所述的前悬架系统。