CN1241762C - 一种无侧倾悬架系统 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的无侧倾悬架系统(10)，包括车架(12)，一个减震器(20)，和一个有一转轴(R)的车轮组件(14)，所述车轮组件的一个轮子(未示)绕该轴转动。该无侧倾悬架系统还包括第一交叉部件(24)和第二交叉部件(26)，每个交叉部件固定在车轮组件(14)和车架(12)上，并且相互交叉重叠。

Description

一种无侧倾悬架系统

本申请是1999年5月7日申请的标题为“一种无侧倾悬架系统”的尚未审批的美国专利申请系列号09/307628的部分继续申请，这里全部引进作为参考。

本发明的领域

本发明一般涉及一种车辆悬架系统，尤其涉及一种悬架系统，其用来在拐弯期间控制车辆的侧向侧倾，该系统还控制前后运动，或通常称为车辆上升和下蹲的俯仰，这种俯仰是由汽车在加速和减速期间的惯性引起。

本发明的背景技术

车辆悬架特性一般确定了行车高度、弹簧刚度、主销后倾、前轮外倾、前轮内倾、制动下潜效应、加速下蹲(squat)和拐弯侧倾。防侧倾悬架系统是这样一些系统，其中的可以引起车体相对车轮绕纵轴侧倾的力被悬架系统的作用力或作用在悬架系统上的力阻止。有防侧倾特性的车辆悬架系统一般是根据感应到的侧向加速度利用液压驱动器调整悬架特性的“自动”悬架，或者更一般地说，是包括比如有固定悬架特性的防侧倾杆或稳定杆的装置的悬架。

典型的“自动”悬架系统是由Fukushima等人在1989年9月12日在US4865347中公开的“Actively Controlled Suspension SystemAnti-Roll Control”，其中描述了一种有防侧倾控制回路的悬架系统，其中，根据车速调节增益。′347悬架系统利用加速度传感器探测侧向加速度和压力控制阀调节液压缸，液压缸根据车速改变悬架特性。

1990年8月14日授予Hano等人的美国专利US4948164公开的“Actively Controlled Suspension System with Compensation ofDelay in Phase in Control System”中，描述了一种自动控制悬架系统，它可以补偿控制系统中引起的相位延迟和车辆上的载荷情况。′164专利中描述的自动悬架系统采用若干加速度传感器用来探测横向加速度。根据感应到的加速度，产生防侧倾悬架控制信号，用来控制左右侧悬架系统的悬架特性。

1992年5月19日授予Fukunaga等人的美国专利US 5114177公开的“Anti-Rolling Controlling System for Automotive ActiveSuspension System With Road Friction Dependent VariableControl Characteristics”介绍了一种自动防侧倾悬架控制系统，它有监控路面摩擦情况的装置和在前悬架系统和后悬架系统之间分配侧倾力矩的装置。

1974年6月28日授予Stubbs等人的美国专利US3820812公开的“Vehicle Suspension Systems”，是一种用于四轮公路车辆的自动防侧倾悬架控制系统，它有变长度液压杆，与前弹簧串联在一起作用，前弹簧受对侧加速度敏感的控制单元控制。后悬架防侧倾系统与后弹簧无关地通过液压缸作用在后悬架上并且受各相应前杆的控制单元的控制。

如上所述的这些自动防侧倾悬架系统的缺点是过于复杂，并且已被证明成本太高而不能在大多数车辆上实施。在现有技术中，1986年3月4日授予Klem的美国专利US4573702的“Anti-PitchSuspension”中也描述了有固定悬架特性的防侧倾悬架系统，其中防侧倾阻尼力不随速度或方向变化，比如该防侧倾悬架系统是一种车辆悬架系统，该车辆悬架系统被设计成采用车体相对车轮的侧移以便控制车体的倾斜或侧倾。′702中的悬架系统用各种类型的弹簧，增添了装置，从而增加了传统悬架件的挤压力或伸长力。该发明的原理还可以用于控制制动期间的前冲或加速期间的下蹲。

在1991年12月24日授予Parsons的美国专利US5074584介绍的“Vehicle Suspension System”揭示了一种枢转地安装在车辆横梁上的侧倾架，侧倾架有一个在任一端上的臂以及一个枢转地被支撑在每个臂上的叉形拉臂。每个叉形拉臂形成支撑车辆一个轮子的连杆机构的一部分。

1979年3月13日授予Williams等人的美国专利US4143887介绍的“Independent Rear Suspension System”中，揭示了一种后悬架，它利用一种安装在相对布置的车轮托架之间的扭杆并且与侧向延伸控制臂配合用来使后轮产生转动操纵特性。

1995年2月14日和1993年3月16日授予Yamamoto等人的美国专利US5388855和US5193843公开的标题均为“Suspension Systemof a Vehicle”中，分别揭示了一种双枢轴型悬架系统，该系统使相对于转向圆径向向内的轮子比相对于转向圆径向向外的轮子拐弯更敏捷。

1995年5月16日授予Somerer等人的美国专利US5415427描述的“Wheel Suspension System”中，揭示了一种悬架系统，它包括一个用弹簧杆支撑在本体侧面的车轮托架。车轮托架由两个在车轮和车体之间形成一个上枢轴连接件和一个下枢轴连接件的独立联杆引导。枢轴连接件被布置为与车轮接触面成不同角度，并且从上方看去，被布置为相互交叉。

申请人为Chalmers，授权日为1983年9月27日的美国专利US4406479的“Vehicle Suspension Incorporating Cross-OverLinks”中，揭示了一种用于车辆的悬架系统，它有一对相对车辆纵轴张开或向外成角度的扭杆，其中，从顶部看扭杆相互交叉，并且在它们的内端柔性地与车辆底盘连接。

虽然现有技术中描述的弹簧和防侧倾杆减小了拐弯侧倾，但是在减小侧倾和平滑行驶之间有一平衡。增加行驶平滑的弹簧和震动率抵消了现有技术中描述的传统防侧倾装置的效果。另外，这种防侧倾装置不能补偿车辆重力分布的变化，该变化也显著地影响侧倾特性。

本发明的目的和技术方案

本发明的一个目的是为车辆提供一种经济的防侧倾悬架系统，它通过利用能够消除每个车轮上的侧倾力矩的交叉机械联结来使拐弯侧倾、加速下蹲和制动前冲减少到基本没有。

本发明的另一个目的是提供一种改进的与车辆重力分布无关的防侧倾悬架系统。

本发明的又一个目的是提供一种防侧倾悬架系统，该系统可以容易调整以使车架/车体从转角处侧倾，这样所有车轮的顶部都能自转角处侧倾以提高拐弯控制。

本发明的再一个目的是提供一种仅用于车辆前轮上的防侧倾悬架系统，为了实现减小车体侧倾，前轮有一个与之成一体的轴悬架。

本发明的再一个目的是提供一种不需要用稳定器或防侧倾杆的防侧倾悬架系统。

根据本发明的一个实施例，提出一种用于车辆的无侧倾悬架系统，该车辆包括一个车架和一个车轮组件，该组件有一个使所述车轮组件中的一个车轮绕其转动的转轴。

悬架系统包括一个第一交叉部件和一个第二交叉部件，它们适于固定到车轮组件和车架上，以便彼此交叉重叠。

本发明在于一种将载荷力矩用于车轮上的车辆防侧倾装置，该力矩由轮胎和路面之间接触点的转向力产生，以抵消车架和车体的侧倾力矩。这里描述的本装置可以用在任何车辆的独立悬架车轮组件上。

传统悬架系统有将力从车轮传给车体的上联接件和下联接件，通常增加拐弯时车辆的侧倾。本发明利用车轮力矩和车体侧倾力矩都与转向力成比例的事实。通过定位悬架联接件使联接件相互交叉，从而车轮载荷力矩与车辆的侧倾力矩相反。如下面所述，可以通过改变车体和车轮上联接件的连接点之间的垂直距离来增加或减小本发明的防侧倾效果。

图面说明

图1是根据本发明一个实施例的、有垂直转动和交叉轴的无侧倾悬架系统的局部截面图。

图2是根据本发明另一个实施例的、在交叉联接件之一内有一个穿孔的无侧倾悬架系统的局部截面图。

图2a是根据图2中的无侧倾悬架系统的连接机构的局部透视图。

图3是根据图2的无侧倾悬架系统的一个无侧倾悬架系统顶视局部截面图。

图4是在图1的无侧倾悬架系统中相互作用的力的局部截面图。

图5表示在图1的无侧倾悬架系统中相互作用的力的自由体的图表。

图6a和6b是用在前轮驱动车辆上的本发明的一个实施例的局部截面图。

图7a和7b是用在后轮驱动车辆上的本发明的一个实施例的局部截面图。

图8a和8b是用在四轮驱动车辆上的本发明的一个实施例的局部截面图。

图9a和9b是用在有替代驱动轴的内轮毂电机(in-hub motor)的汽车上的本发明的一个实施例的局部截面图。

图10是根据本发明的另一实施例、其驱动轴作为交叉联接件之一的后轮驱动汽车上的无侧倾悬架系统的局部截面图。

图11是根据其驱动轴作为交叉联接件之一的本发明另一实施例的无侧倾悬架系统的局部截面图。

图12a和12b是其驱动轴作为交叉联接件之一的后轮驱动汽车上的本发明的一个实施例的示意图。

图13是根据本发明的另一个实施例的、有平行转动轴和交叉轴的无侧倾悬架系统的局部截面图。

图14是根据图13所示实施例的无侧倾悬架系统的顶视局部截面图。

图15是根据本发明另一实施例的有柔软的、多层复合物的细长部件的无侧倾悬架系统的局部截面图。

图16是根据本发明另一实施例的具有长度可变的细长部件的无侧倾悬架系统的局部截面图。

图17是根据其中装有前端拉杆(toe bar)的本发明另一实施例的无侧倾悬架系统的顶视局部截面图。

优选实施例的详细描述

参考图1，根据本发明的一个实施例，用于控制车辆拐弯时车辆侧侧倾的悬架系统总体用参考数字10表示。悬架系统10适于被车辆本体容纳；本体比如是汽车车架12，它有一车轮组件14，一主轴16，一转向销18，以及一弹簧和减震器组件20。车轮组件14有一个转轴R，车轮组件14的一个轮子可绕其转动。车架12可以是任何车辆样式和型号，比如是但不限于轻型货车、多用途运载车、三轮机动车或四轮或拐弯时倾向于转动或侧倾的多轮机动车。

如众所周知的，当用传统方法将车轮组件14，主轴16和转向销18整体连接时，弹簧和减震器组件20为车轮组件14和车架12提供竖直支撑以便使其结构稳定并对车辆进行控制。图1的实施例包括一交叉连接机构22，它用来连接车轮组件14和汽车体12。当悬架系统10与大多数车辆一起运行时，不同组成部件的实际形状和大小显然将依赖于相关汽车的大小和重量。很显然，虽然已经描述了一个连接机构22，如下所述的，也可以选择用多个连接机构替换而不背离本发明的较宽范围。

还参考图1，拐弯时，本发明的连接机构22最好使车轮处的力矩反转以便克服车体12的侧倾力矩。连接机构22包括至少一个第一细长部件24和一个第二细长部件26，将细长部件定位使它们沿交叉轴C在基本平行平面内相互交叉。很显然，交叉轴C不是这样的一个轴，该轴沿第一细长部件24或第二细长部件26规定预先被确定的固定点。如图1所示的交叉轴C最初可以位于转轴R的上方、下方或其上，并且在本发明的工作期间从该初始位置偏移。另外，虽然图1表示第一细长部件24和第二细长部件26在水平看去基本平行的平面内相互交叉，但本发明并不局限于这一点，因为第一细长部件24和第二细长部件26之间可以有任何平面关系，只要从水平方向看去，第一细长部件24和第二细长部件26就在重叠处交叉即可。

如图1所示，每个细长部件24和26分别又被定位以便与车轮组件14的转轴R交叉。但是，本发明不局限于这一点，因为可以将细长部件24和26定位在车轮组件14和车架12之间，使得它们可以在图1所示的转轴R的上方或下方的某个位置处相互交叉。还有，在图1的实施例中，细长部件24和26的交叉轴C基本与转轴R垂直。很显然，为了实现本发明的有利目的，转轴R和交叉轴C之间不要求有任何预定夹角。即，转轴R和交叉轴C不需要基本垂直，而是相互之间仍可以有任何夹角，比如约是0°，45°，90°，但不限于此，这些夹角在车轮组件14和车架12上具有专门的连接点形式。

第一和第二细长部件24和26分别由任何基本刚性材料制成，这些材料包括但不限于金属、金属合金、复合材料等等。还有，每个第一和第二细长部件，24和26分别不一定是单一整体元件，最好由若干连接元件形成。如图1所示，弹簧和减震器组件20最好通过可转动的铰链36连接在第一细长部件24或第二细长部件26上，而且还通过转动的铰链38固定到车体12上。还是如图1所示，连接机构22以任何传统方式在连接点32和28固定到转向销18上，以便在悬架系统10工作期间使连接机构22能绕连接点32和28自由转动。虽然已经在图1中分别描述了减震器组件20和细长部件24和26之一之间的连接，但本发明并不限于这一点，因为减震器组件20可以或者与主轴16连接或者与转向销18连接而不背离本发明限定的范围。

但是，车体上的连接点30和34可以分别处于图1所示位置或在车架12的其他点处，以便准备一种无侧倾悬架系统，最好在基本水平地与连接点32和28共面的车架12上点处将连接点30和34分别固定到车架12上。另外，连接点32和28最好可转动地固定到主轴16或转向销18上以便相互基本垂直地共面，同时连接点30和34可转动地固定到车架12上以便相互也基本垂直地共面。还有，假如在悬架系统10工作期间，连接机构22自由绕连接点30，34，32和28转动，则所有连接点30，34，32和28可以分别以任何传统方式固定到车架12，主轴16或转向销18上，比如是但不限于铰链或球形铰链。正如下面将参考图4进行更详细描述的那样，通过改变连接点32和28之间，以及连接点30和34之间的垂直距离，可以相应增加或减小侧倾减弱的效果。

第一细长部件24必须足够长以在第一连接点28和第二连接点30之间延伸，如前所述第一连接点28可以固定到转向销18或主轴16上，第二连接点30以基本被动方式固定在车体或车架12上，这样第一细长部件24不会在车体12、主轴16、转向销18或第二细长部件26上引起任何有效应力。同样，第二细长部件26必须足够长以在第一连接点32和第二连接点34之间延伸，第一连接点32可以在转向销18或主轴16上，第二连接点34以基本被动方式固定在车体12上，这样第二细长部件26不会在车体12、主轴16、转向销18或第一细长部件24上引起任何有效应力。虽然已经描述了将转向销18或主轴16作为连接机构22的优选连接位置，但本发明并不局限于此，因为，只要连接机构22在其一侧固定连接在相对车轮自身转动保持基本静止的车轮组件14的一部分上，就可以用其他的可选择连接位置来替代。

作为上述关于图1的实施例和下面根据本发明连接机构的可选择实施例中的应用，“交叉”一词表示连接点28、30、32和34的相应设置，或图2-17中水平观察时相当的设置。也就是说，如果细长部件24的连接点28位于细长部件26的连接点32的垂直下方，那么细长部件24的连接点30必须位于细长部件26的连接点34的垂直上方。

在工作中，图1所示的悬架系统10用来反转车轮处的侧倾载荷力矩并将该反转的侧倾载荷力矩传给车架12。侧倾载荷力矩主要由车辆在行驶期间与路面接触的那部分轮子处的力产生，车辆在行驶期间例如是指但不限于拐弯、加速或刹车等等。

图2示出用100表示的本发明无侧倾悬架系统的另一个实施例。虽然图1描述了在基本平行的垂直平面上交叉的分开的第一和第二单个细长部件24和26，而图2则示出了悬架系统100，其中的连接机构122包括两个分别成套的细长部件对124/124′和126/126′。图2a的局部透视图更清楚地示出了组成悬架系统100的连接机构122的成套细长部件对124/124′和126/126′。

两个细长部件对124/124′和126/126′通过一个穿孔137分别物理地相互交叉，穿孔137被确定在最外面的细长部件对124/124′之间。很显然，必须将穿孔137制成宽度稍大于位于穿孔137内的细长部件对的宽度。穿孔137的这种配置和尺寸便于细长部件对126/126′分别相对于最外的细长部件对124/124′的补偿运动。在图2所示的实施例中，两对细长部件124/124′和126/126′的交叉轴C基本与转轴R垂直，但是，正如前面提及的，这种角度关系对于本发明的运行并不重要，它可以成任何角度，例如约为0°，45°或90°，但不局限于此。显然，两对细长部件124/124′和126/126′所分别作成的形状能使相互之间的摩擦接触最小化，其中根本不接触是最好的布置。

图3显示悬架系统100的顶视局部截面图。如上所述，悬架系统100是这样的：连接机构122包括两个分别成套的细长部件对124/124′和126/126′。如图所示，所有四个细长部件124，124′，126和126′按照图1的悬架系统10论述的类似方式固定到车轮组件114和车体112上。描述的第一细长部件124和124′分别是车轮组件114和车架112之间的外部连接件，而描述的第二细长部件对126和126′分别是车轮组件114和车架112之间的内部连接件，其在平行的垂直平面内与第一细长部件对124和124′交叉。这种独特的布置和稳定数量的细长部件124，124′，126和126′为拐弯汽车的侧倾载荷力矩提供补偿，但稳定性和补偿能力比图1的悬架系统10高。

图4和5示意性地表示出根据图1所示实施例的力的方向和相互作用以及本发明其他实施例中所示的类似力的方向和相互作用。参考图4，描述的是使车辆往前行驶的力(指向纸内)和右转的力。车架12上的侧向加速度或径向加速度产生力FAx，拐弯时该力引起车辆倾斜或侧倾。车轮组件14和道路之间的摩擦产生如力矢量WCx表示的回转力，其大小由汽车重量和速度决定。对于四个轮子的汽车，每个轮子上有1/4的重量：

WCx＝(车辆质量×横向加速度)/4

细长部件24和26分别作用于连接点32，28，30和34上的侧向力分别用力矢量WAx，WBx，FCx和FDx表示，这里：

WBx＝-FCx  和

WAx＝-FDx

如果给出距离d1和d2，就可以通过对力WCx和WBx的力矩求和计算出连接点32的WBx：

∑M＝0＝(d1)WCx+(d2)WBx

  利用确定的WCx和WBx的值，通过累加x-方向的力矢量可以计算出WAx：

∑Fx＝0＝WCx-WBx+WAx

可以通过增加距离d2或减小距离(d4+d5)来减小本发明的侧倾消除能力。反之，可以通过减小距离d2或增加距离(d4+d5)来增加本发明的侧倾消除能力。因此，主要影响本发明侧倾消除能力的是连接点之间的垂直距离，而连接点之间的水平距离的任何改变主要影响汽车运行期间车轮的外倾。

参考图5所示的自由体和下面的公式，可以计算关于细长部件24和26(图5未示)的投影交点的本体侧倾力矩M_R，该交点在连接点30和34的中间。

∑M_R＝(d3)FAx-(d4)FCx-(d5)FDx

通过可选择地选择连接点30和34之间的距离，就可以使本体侧倾力矩接近零。

在如图1-3所示的悬架系统10和100的实施例中，细长部件在平行的垂直平面内相互交叉并连接车轮组件14，114和车架12，112。在如图2-3所示的悬架系统100中，两连接机构122中的每一个分别有成对的内部和外部细长部件124/124′和126/126′，可转动地固定在车轮组件114和车架112上。如前所述，外部连接件124/124′在点128处既可以固定在转向销118上也可以固定在主轴116上，在点130处固定到车体112上。内部连接件126/126′在点132处既可以固定在转向销118上也可以固定在主轴116上，在点134处固定在车体112上，点132在点128的垂直上方或下方，点134在点130的垂直上方或下方，这样，以交叉模式分别布置外部和内部连接件124/124′和126/126′。

图6a和6b表示了图1的悬架系统10的局部截面图，该系统被装入前轮驱动车辆41中。图6a示出前轮驱动车辆41的前端，它包括与连接机构22关联的驱动轴25，连接机构22固定在每个车轮组件14和车架12之间。很显然，在前面图1描述的悬架系统10运行期间，驱动轴25不干扰连接机构22的应用。

图6b示出前轮驱动车辆41的后端，它包括安装在每个车轮组件14和车架12之间的连接机构22。虽然在图6a和6b的截面图中示出了将包括单个细长部件24和26在内的连接机构22固定在每个车轮组件14和车架12之间，但是本发明不限于这一点，因为与图2-3所示布置类似，连接机构对可以固定在每个车轮组件14位置，并不背离本发明限定的范围。

在一种类似于图6a和6b所示的应用结构中，连接机构22可以安装在后轮驱动车辆43上的每个车轮组件14上，如图7a和7b所示。连接机构22还可以安装在图8a和8b所示的四轮驱动车辆47上、或在图9a和9b所示的具有内轮毂电机的车辆51上的每个车轮组件14上。虽然在图7a，7b，8a，8b，9a和9b的截面图中示出了将包括单个细长部件24和26在内的连接机构22固定在每个车轮组件14和车架12之间，但是本发明不限于这一点，因为与图2-3中的布置类似，也可以将成对连接机构固定在每个车轮组件14位置处，这并不背离本发明限定的范围。

本发明的另外一个方面是将无侧倾悬架系统仅用于已有车辆的某些车轮组件的特定位置，例如只用在前轮或后轮，而其他车轮组件位置装备有另外的悬架系统，如滑柱连杆式悬架。当以这种方式运用时，虽然侧倾消除不能被平衡，但拐弯、加速和制动期间碰到的汽车侧倾仍然可以得到基本补偿。

图10是本发明悬架系统的再一个实施例的局部截面图，悬架系统总体用200表示。悬架系统200用驱动轴225担当连接机构222的两个细长部件中的任何一个。驱动轴225穿过主轴216的中心并且以传统方法与之固定。驱动轴225还以传统方法与一个基本未示出的动力传动系统224的固定部分连接。驱动轴225在车轮组件214和车体212之间提供结构支撑并且与车轮组件214的转轴R基本共轴。一个减震器220为车轮组件214和车架212提供垂直支撑。减震器220最好通过可转动的铰链236固定地连接在单个细长部件224上。容易理解的是减震器220可以是任何形式，比如是但不限于弹簧减震器、气体减震器或液压减震器，另外，根据具体车辆的具体悬架设计，减震器220可以用可转动的铰链236固定到沿单个细长部件224的任意点上，或固定到车轮组件214上的任意传统位置，车轮组件214包括主轴216和转向销218，这均不背离本发明限定的范围。

仍参考图10，单个细长部件224在连接点228处可转动地固定在转向销218上，在连接点230处可转动地固定到车体212上。连接点228和230的垂直方位在功能上可以互换，因为可以相对驱动表面203将任一点定位高于另一点，只要这样定位连接点228和230：使单个细长部件224和驱动轴225相互倾斜以便沿交叉轴C在基本平行的垂直平面内交叉即可。

图11是根据本发明悬架系统的又一个实施例的顶视局部截面图，悬架系统总体由参考数字200′表示。在用驱动轴225作为支撑部件方面，悬架系统200′与图10中的悬架系统200类似。然而，悬架系统200′使用了一对二者同样倾斜的细长部件224和224′，它们分别位于驱动轴225的任一侧平面上，如图11所示，这里所示的驱动轴225作为连接机构222′的内部连接件。因此，本实施例以一种类似于图2-3所示和描述的两对细长部件的使用方法，包括分开的细长部件对224和224′。根据本发明的前述实施例，细长部件224和224′分别可转动地固定在车架212与主轴216或转向销218二者之一之间，主轴或转向轴在车轮组件214上。

如图12a和12b所示，连接机构22和222分别安装在汽车241的四个车轮组件214中的每一个上。车辆241既可以是前轮驱动车辆又可以是后轮驱动车辆，其中图12a示出了那些在前轮或后轮驱动车辆241中的不是自动驱动的车轮组件214，图12b示出那些利用驱动轴225并且在前轮或后轮驱动汽车241中自动驱动的车轮组件214。在图12b所示的组装到车轮组件214内的悬架系统中，驱动轴225作为与细长部件224交叉的细长部件中的一个，分别形成如图10或11所示的交叉连接机构222或222′。另外，图12a示出了那些不用驱动轴225而用连接机构22或122的车轮组件14，214，所述连接机构22或122分别固定在每个车轮组件14，214和车架212之间，布置方式与先前结合图1-3描述的一样。

更具体地说，图12b示出了包括连接机构222或222′在内的车辆241的一端，连接机构222或222′如图10和11中所示那样固定在每个车轮组件214和车架212之间，其中驱动轴225在车轮组件214和车体212之间提供结构支撑。很显然，驱动轴225在悬架系统200或200′的运行期间不影响连接机构222或222′的使用。

如图1-12b中所示的本发明的实施例已经示出无侧倾悬架系统的各种具体布置，还揭示了怎样结合这种无侧倾悬架系统的各种具体设计以适应不同汽车类型和要求的行驶特性。显然像图1-12b所示的实施例那样，为了说明性的目的已示出车轮组件和车架之间的连接机构，有一个交叉轴C，将该交叉轴定位使它基本垂直于车轮组件的转轴R。在图13所示的另一个可替换的无侧倾悬架系统的实施例中，该悬架系统用参考数字300表示，其中车轮组件和车架之间的连接机构有一个交叉轴C，将该轴定位使它基本平行于车轮组件314的转轴R。很显然，不需要为实现本发明的有益目的而要求转轴R和交叉轴C相互之间有任何预定角度。即，转轴R和交叉轴C不一定基本平行，而是可以相互有任何角度，比如约为0°，45°或90°，但并不限于此。此时已知车轮组件314和车架312上的连接点的具体结构。

更具体地说，悬架系统300装在车辆体上，比如有车轮组件314、主轴316、转向销318及弹簧和减震器组件320的汽车架312上。车轮组件314有一转轴R，车轮组件314绕该轴转动。车架312可以是任何种类或型号汽车的车架，比如轻型货车、多用途货车、三轮机动车、四轮机动车或更多轮子的、只要在拐弯期间会转动或侧倾的车辆。

弹簧和减震器组件320为车轮组件314和车架312提供垂直支撑，如普通常识所知，车轮组件314、主轴316和转向销318都是用传统方法成一体连接，以便保证车辆的结构稳定和控制车辆。当悬架系统300用于大多数车辆时，很显然不同组件的实际尺寸将依赖于相关汽车的尺寸和重量。很显然，虽然已经描述了单个连接机构322，就像后面将描述的，可以选择多于一个的连接机构来替换，而这并不背离本发明的较宽方面。

仍参考图13，车辆拐弯时，本发明的连接机构322最好在车轮处将力矩反转，以克服车体312的侧倾力矩。连接机构322包括至少一个第一细长部件324和一个第二细长部件326，它们被定位以便沿交叉轴C在平行平面内彼此交叉。每个细长部件324和326又分别被定位，以便横穿包含车轮组件314的转轴R的平面。但是，本发明不限于这一点，因为可以在车轮组件314和车架312之间定位细长部件324和326，以使它们可以在转轴R的上方位置或下方位置相互交叉，如图13所示。还有，在图13的实施例中，细长部件324和326的交叉轴C基本平行于转轴R。很显然，不需要为实现本发明的有益目的而要求转轴R和交叉轴C相互之间有任何预定角度。如上所述，转轴R和交叉轴C不一定基本平行，而是可以相互有任何角度，此时假定给出了车轮组件314和车架312上的连接点的具体结构。

第一和第二细长部件324和326可以由金属、金属合金等制成，并使它们基本保持刚性。弹簧和减震器组件320最好通过可转动的铰链336固定在第一细长部件324或者第二细长部件326上，而且还通过转动的铰链338固定到车体312上。还是如图13所示，连接机构322以任何传统方式在连接点332和328固定到转向销318上，以便在悬架系统300工作期间使连接机构322能绕连接点332和328自由转动。虽然已经描述并用图13表示了减震器组件320和任何细长部件324和326之间的分别连接，但本发明并不限于这一点，因为可替换地，减震器组件320可以与主轴316或转向销318可转动连接，而这不背离本发明限定的范围。

但是，车体上的连接点330和334可以分别被定位在如图13所示的位置，也可以在车架312的其他点，连接点330和334最好在车架312上的近似水平地与连接点332和328共面的点上分别固定到车架312上。另外，连接点332和328最好可转动地固定到主轴316上或转向销318上使它们相互基本垂直共面，同时连接点330和334最好可转动地固定到车架312上使它们相互也基本垂直共面。还有，假如悬架系统300工作期间连接机构322可以自由地绕连接点330，334，332和328转动，则所有连接点330，334，332和328中的每一个可以以任何传统方式分别固定到车轮组件314和车架312上，车轮组件314包括或主轴316或转向销318，传统方式比如但不限于铰链或球形铰链。很显然，通过改变连接点332和328之间，以及连接点330和334之间的垂直距离，可以相应增加或减小侧倾减弱的效果。

第一细长部件324必须足够长以在第一连接点328和第二连接点330之间延伸，第一连接点328如前所述可以固定到转向销318或主轴316上，第二连接点330以基本被动方式固定在车体或车架312上，也就是说，这样第一细长部件324不会在车体312、主轴316、转向销318或第二细长部件326上引起任何有效应力。同样，第二细长部件326必须足够长以在第一连接点332和第二连接点334之间延伸，第一连接点332可以在转向销318或主轴316上，第二连接点以基本被动方式固定在车体312上，也就是说，这样第二细长部件326不会在车体312、主轴316、转向销318或第一细长部件324上引起任何有效应力。虽然转向销318或主轴316已经作为连接机构322的优选连接位置被描述，但本发明并不局限于此，因为，只要连接机构322固定地连接到车轮组件14相对车轮自身转动保持基本静止的的那部分上，就可以选择其他连接位置来替代。

在操作中，图13所示的悬架系统300反转车轮处的侧倾载荷力矩并将该反转的侧倾载荷力矩传给车架312。侧倾载荷力矩主要由汽车行驶期间与路面接触的那部分轮子处的力产生，汽车行驶期间例如是指拐弯、加速或刹车等等，但不限于这些。

图14表示了图13的悬架系统300的局部截面图，该系统被装入车辆341中，车辆比如是前轮驱动车辆、后轮驱动车辆或四轮驱动车辆，但不限于这些车辆。图14示出的连接机构322以上述图13描述的方式固定在每个车轮组件314和车架312之间。虽然图14的截面图中示出的只是单个连接机构322固定在每个车轮组件314和车架312之间，但本发明并不限于这一点，因为与图2-3所示布置类似，成对的连接机构可以固定在每个车轮组件314位置处，并不背离本发明限定的范围。

如上所述，本发明的图1-14是关于若干具体定位的细长部件，最好由任何基本为刚性的材料制成，该材料包括但不限于金属、金属合金、复合材料等。另外，还如所讨论的，每个细长部件不一定是单一元件，也可以是由若干联接元件构成。图15和16示出可用于图1-14表示的每个前述构造中的细长部件的可选择设计的两个具体例子。

图15示出适于被装在车体上的无侧倾悬架系统400，比如车辆车架412，它有一车轮组件414、一主轴416和一转向销418。一个交叉连接机构422用于连接车轮组件414和车体412。很显然，虽然已经描述了一个连接机构422，但可以选择多于一个的连接机构来替换，而不背离本发明的限定范围，就像结合图1-14的实施例已经描述的那样。

仍参考图15，车辆拐弯时，本发明的连接机构422最好在车轮处将力矩反转以克服车体412的侧倾力矩。连接机构422包括一个与第二细长部件426交叉的第一细长部件424，它不但有前面讨论的无侧倾特性还起震动和弹簧作用。这种类型的第一和第二细长部件424和426分别最好以柔性部件形成，比如是但不限于多层复合物，细长部件有可替换的合成纤维层和能量阻尼弹性材料。虽然图15描述出匹配的连接点432和428是可转动地固定在转向销418上以及匹配的连接点430和434是不能转动地固定在车架412上，但本发明并不限于这一点。可替代地，匹配的连接点430和434可以转动地固定在车架412上，条件是只要匹配的连接点432和428是不可转动地固定在或主轴416或转向销418上。

图16示出根据本发明的另一个实施例的无侧倾悬架系统500。无侧倾悬架系统500适于装在车体上，比如车架512上，它有一车轮组件514、一主轴516、一转向销518以及一弹簧和减震器组件520。一个交叉连接机构522用以连接车轮组件514和车体512。很显然，虽然已经描述了单个连接机构522，但可以选择多于一个的连接机构来替换而不背离本发明限定的范围，就像结合图1-14的实施例已经描述的那样。

还是参考图16，车辆拐弯时，本发明的连接机构522最好在车轮处将力矩反转以克服车体512的侧倾力矩。连接机构522包括一个与第二细长部件526交叉的第一细长部件524，并且实现前述的无侧倾特性。这种类型的第一和第二细长部件524和526最好分别以不同长度的细长部件形成，比如是但不限于液压缸或气压缸。虽然图16描绘出两个细长部件524和526分别是长度可变化的部件，但本发明并不限于这一点，因为可选择地，只有细长部件524和526中的一个是可变长度部件也不背离本发明限定的范围。以任何传统方式设定细长部件524和526的连接点532，528，530和534的形式，使其可转动地固定在车架512与主轴516之间或与转向销518之间，比如是但不限于铰链或球形铰链，条件是在悬架系统500运行期间连接机构522可自由地绕连接点532，528，530和534转动。

在拐弯、刹车或加速期间，当有选择地使细长部件524和526中的一个或两个延长时，悬架系统500能够有利地优化车辆的轮胎外倾、把握和其他路面操作特性。当压缩弹簧和减震器组件520时，可以通过延长细长部件524和526中的一个来实现这一点。

根据前面的叙述，本发明考虑了一个无侧倾悬架系统，该系统通过利用交叉的机械连接将拐弯侧倾、加速下蹲和刹车前冲减小到基本为零，该机械连接可以消除每个车轮位置的侧倾力矩。

图17示出根据本发明悬架系统的再一个实施例的顶视局部截面图，悬架系统总体用参考数字600表示。悬架系统600类似于图1-16中所示的悬架系统，但是，该悬架系统600还包括车辆前端控制杆(toecontrol bar)650，控制杆650使车轮组件614维持在正确的驱动方向上。一个连接机构622包括一对交叉部件624和626，它们分别与驱动轴625紧密相联。交叉部件624和626可转动地固定在车架612与车轮组件614上的主轴616之间或与转向销618之间，以便在重叠处相互交叉。车辆前端控制杆650还以任何传统方式固定在车架612与车轮组件614上的主轴616之间或与转向销618之间，传统方式比如是但不限于球形铰链，以便使车辆前端控制杆650具有宽的移动范围。最好将汽车前端控制杆650定位使它分别对准交叉部件624和626中的任何一个，从而最大限度的控制车轮组件614。

虽然悬架系统600像图17中已经描述的那样分别包括交叉的成对交叉部件624和626，该交叉部件对可转动地固定在车轮组件614和车架612之间，但是本发明并不限于此。根据交叉部件624和626的具体构造特性，可替换的是，交叉部件624和626以图15和16所描述的一种方式固定在车轮组件614和车架612之间。还有，交叉部件624和626相对驱动轴625和汽车前端控制杆650的布置还可以不同于图17中所示的位置，条件是交叉部件624和626在重叠部分相互交叉以及汽车前端控制杆650从水平方向看基本与交叉部件624和626中的一个对准。像前面揭示的关于本发明实施例所描述的，可以选择一对细长部件替换每个交叉部件624和626。图17的悬架系统600主要与汽车前端控制杆650的作用和方位有关，并且可以和图1-16中的有或无驱动轴625的车轮组件一起执行。

很显然，对于本领域的每个普通技术人员，如图1-17中所示的实施例的特性可以彼此互换而不背离本发明限定的范围

如前所述，本发明的一个主要方面是可以改变用于连接机构的连接点的位置，只要连接机构的细长部件保持交叉，以便容许车架侧倾一个希望的量。这些连接点的具体位置的微小调节可以使车轮外倾成一个角度，从而提高了这种装备的汽车的拐弯控制。此外，虽然连接机构的细长部件(包括它们的各种实施例)从水平方向看过去是在平行平面内相互交叉，但是本发明并不限于这一点，因为，细长部件相互之间可以有任何平面关系，只要水平方向看过去细长部件在重叠部分交叉。

本发明的另一个主要方面是车轮组件的转轴和连接机构的交叉轴并不一定为了使本发明的有益方面得以实现而彼此有任何预定夹角。即，转轴和交叉轴不必基本垂直或基本平行，而是如果已知车轮组件和车架上的连接点的某一具体构造，它们就可以彼此成任何夹角。

虽然已经参考最佳实施例阐明和描述了本发明，但本领域普通技术人员可以理解，对本发明可以做各种修改而不违背本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种用于车辆的无侧倾悬架系统，所述车辆包括一个车架和一个具有转轴的车轮组件，所述车轮组件的一个车轮绕该转轴转动，所述悬架系统基本消除了所述车架的侧倾并且包括：

第一重量支撑部件；

第二重量支撑部件；

所述第一和第二重量支撑部件都有一个第一端和一个第二端，其特征在于，每个所述第一和第二重量支撑部件的所述第一和第二端中的一端可转动地与所述车轮组件的一部分连接，以及每个所述第一和第二重量支撑部件的所述第一和第二端中的另一端可转动地与所述车架连接；和

所述第一和第二重量支撑部件被定位在所述车轮组件和所述车架之间的基本平行的平面内，并沿一交叉轴在重叠处相互交叉，其中在所述车辆拐弯期间基本阻止了所述车架的侧倾。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的无侧倾悬架系统，其特征在于：

所述悬架系统还包括一个控制杆，所述控制杆可活动地与所述车轮组件和所述车架连接，将控制杆定位使它基本与所述第一重量支撑部件和所述第二重量支撑部件中的一个对齐。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的无侧倾悬架系统，其特征在于：

所述第一和第二重量支撑部件各包括一个单一元件或若干连接在一起的元件；和

所述交叉轴和所述转轴相互之间有一个预定角度。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的无侧倾悬架系统，其特征在于：

所述第一和第二重量支撑部件可选择的改变长度。

5.根据权利要求4所述的用于车辆的无侧倾悬架系统，其特征在于：

所述第一和第二重量支撑部件包括一个液压缸或一个气压缸。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的无侧倾悬架系统，其特征在于：

所述部分是一个主轴和一个转向销中的一个。

7.根据权利要求3所述的用于车辆的无侧倾悬架系统，其特征在于：

其中所述预定角度约是90°或0°。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的无侧倾悬架系统，其特征在于：

所述第一和第二重量支撑部件各包括一对细长部件；和

所述细长部件包括基本刚性的材料、柔性复合材料、气压缸和液压缸中的一个。

9.根据权利要求1所述的用于车辆的无侧倾悬架系统，其特征在于：

所述重量支撑部件包括柔性复合物。

10.一种为车辆提供无侧倾悬架系统的方法，该系统包括一个车架，一个车轮组件，和一个具有第一和第二交叉部件的连接机构，所述方法包括步骤：

可转动地将所述第一和第二交叉部件连接到所述车轮组件和所述车架上，

在所述车轮组件和所述车架之间的基本平行平面内定位所述第一和第二交叉部件，以便所述交叉部件在重叠部分相互交叉，从而基本消除所述车架在所述车辆拐弯时的侧倾。

11.根据权利要求10所述的为车辆提供无侧倾悬架系统的方法，该方法还包括步骤：

使用柔性复合物形成所述第一和第二交叉部件。

12.根据权利要求10所述的为车辆提供无侧倾悬架系统的方法，该方法还包括步骤：

使所述第一和第二交叉部件形成为可选择地改变长度。

13.根据权利要求12所述的为车辆提供无侧倾悬架系统的方法，该方法还包括步骤：

可活动地将一控制杆与所述车轮组件和所述车架连接，并且将控制杆定位使它与所述交叉部件之一对准。

14.根据权利要求12所述的为车辆提供无侧倾悬架系统的方法，该方法还包括步骤：

将所述第一和第二交叉部件制成包括一个液压缸或一个气压缸。

15.根据权利要求10所述的为车辆提供无侧倾悬架系统的方法，该方法还包括步骤：

将所述每个交叉部件做成一对细长部件，每个所述细长部件对有一第一端和一第二端；

将所述每个细长部件的所述第一和第二端中的一端固定到所述车轮组件上；

将所述每个细长部件的所述第一和第二端中的另一端固定到所述车架上；和

定位所述细长部件对，以便所述细长部件对中之一的所述第一端固定在另一个细长部件对的所述第一和第二端之一的上方，所述细长部件对之一的所述第二端固定在另一个细长部件对的所述第一和第二端之一的下方，所述细长部件对因此在重叠部分彼此交叉。

Images