CN206664680U - 一种转向及悬架系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转向及悬架系统，包括：弹簧支柱、车轮托架、转向机、轮边转向机，其中，弹簧支柱的上支点与下导向球铰的中心的连线形成第一主销轴线，由上导向元件与下导向球铰形成第二主销轴线，或者以与第一主销轴线重合的销轴轴线为第二主销轴线，转向机用于驱动弹簧支柱绕第一主销轴线转动，轮边转向机用于驱动车轮托架绕第二主销轴线转动。采用本实用新型的转向及悬架系统，车辆行驶时由转向机驱动车轮转向，泊车时由轮边转向机驱动车轮转向，在显著降低对转向控制系统要求的条件下，保证了车辆行驶时的转向性能，也简化了泊车过程。此外，还可通过取消转向机，简化本实用新型转向及悬架系统，并用于实现汽车的非转向后桥。

Description

一种转向及悬架系统

技术领域

本实用新型涉及机动车领域，具体涉及一种转向及悬架系统，尤其是一种汽车底盘的转向及悬架系统。

背景技术

常规汽车的车轮转向角范围通常为±35°，部分特殊用途车辆的则可以达到±45°。显然，车轮最大转向角越大，车辆最小转向半径越小，其低速转向性能(也包括泊车性能)越好。在现有技术中，4WD/4WS(即四轮独立驱动/四轮独立转向)车辆的转向轮向内侧或外侧的最大转向角可达到90°，实现了原位转向、定点转向和横向行驶等功能，大大提高了车辆机动性，特别是在狭小空间里的泊车性能，显著简化了泊车过程。

现有技术中，基于线控转向技术的四轮独立转向系统具有以下缺点：线控转向技术并未成熟，其可靠性还有待验证，尚未达到可以放心在车辆上大规模推广应用的程度；线控转向技术除了显见的高可靠性要求外，左右两侧车轮的运动学和动力学协调控制也要求极高，而这却是车辆正常行驶所必须保证的，而低速转向只不过是车辆使用中极短暂的一个过程，即为了实现更高的但并不常用的低速转向性能却显著提高了转向系统的技术难度，虽然已公开的技术方案表现出了引人入胜的独特性能，但其技术难度之高却也是显著的，因此难以在近期或未来一段时期内投入实际使用。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的缺点，本实用新型的目的在于提供一种转向及悬架系统，在显著降低对转向控制系统要求的条件下，保证了车辆行驶时的转向性能，也简化了泊车过程。

为了实现以上技术目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种转向及悬架系统，包括：弹簧支柱、销轴、下导向球铰、横摆臂、车轮托架、第一转向节臂、转向横拉杆、转向机、轮边转向机；其中，

所述弹簧支柱的下端与所述销轴的上端相固接，所述销轴的下端通过所述下导向球铰与所述横摆臂相连接；所述弹簧支柱的上支点与所述下导向球铰的中心的连线形成第一主销轴线；所述销轴的销轴轴线为第二主销轴线，所述第二主销轴线与所述第一主销轴线重合；

所述车轮托架，支撑在所述销轴上，所述车轮托架相对于所述销轴可转动；

所述第一转向节臂，固接在所述销轴或所述弹簧支柱上，并通过所述转向横拉杆与所述转向机相连接；所述转向机安设在车身上，用于驱动所述弹簧支柱绕所述第一主销轴线转动；

所述轮边转向机，安设在所述销轴或所述弹簧支柱上，用于驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述转向机具有直驶模式和转向模式；所述轮边转向机具有锁止模式和转向模式；车辆行驶中转向时，所述轮边转向机工作在锁止模式，所述转向机工作在转向模式，所述转向机驱动所述弹簧支柱和所述车轮托架绕所述第一主销轴线转动；车辆泊车时，所述转向机工作在直驶模式，所述轮边转向机工作在转向模式，所述轮边转向机驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线(即销轴轴线)转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述轮边转向机工作在锁止模式，所述转向机工作在转向模式，可实现的车轮转向角范围至少为±35°；所述转向机工作在直驶模式，所述轮边转向机工作在转向模式，可实现的车轮转向角范围至少为0～90°。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述横摆臂的形状呈“7”字形，其横向长度大于车轮半径，有利于改善车辆的动力学特性。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述转向机可以下置或上置：所述转向机下置，所述第一转向节臂固接在所述销轴的下端；或者，所述转向机上置，所述第一转向节臂固接在所述弹簧支柱的中间位置。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述转向机可为带转向助力的齿轮齿条式转向机或者带转向助力的循环球式转向机。所述转向机的转向助力可以采用液压助力、电液助力或者电动助力方式来实现，以克服当车轮内设置有轮内电机时所增大的转向阻力矩。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述车轮托架上设有销孔，所述销孔和所述销轴之间设有支撑轴承，所述支撑轴承的轴线与所述第二主销轴线(即销轴轴线)重合，从而保证所述车轮托架在所述销轴上可以较轻松地转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述轮边转向机包括转向电机、减速器、第一连杆和第二连杆，所述减速器的输出端与所述第一连杆相连接，所述第一连杆与所述第二连杆铰接；在所述车轮托架上还设有第二转向节臂，所述第二转向节臂与所述第二连杆铰接；所述转向电机通过所述减速器、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第二转向节臂驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线(即销轴轴线)转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述减速器具有自锁功能。

当然，如果构造只前轮转向的汽车，则上述的转向及悬架系统经过适当简化后也可以用于汽车的非转向后桥。只要取消转向机，将转向横拉杆连接到车身上，即可将简化后的转向及悬架系统用于实现汽车的非转向后桥。具体如下：

另一种转向及悬架系统，包括：弹簧支柱、销轴、下导向球铰、横摆臂、车轮托架、第一转向节臂、转向横拉杆、轮边转向机；其中，

所述弹簧支柱的下端与所述销轴的上端相固接，所述销轴的下端通过所述下导向球铰与所述横摆臂相连接；所述弹簧支柱的的上支点与所述下导向球铰的中心的连线形成第一主销轴线；所述销轴的销轴轴线为第二主销轴线，所述第二主销轴线与所述第一主销轴线重合；

所述车轮托架，支撑在所述销轴上，所述车轮托架相对于所述销轴可转动；

所述第一转向节臂，固接在所述销轴或所述弹簧支柱上，并通过所述转向横拉杆与车身相连接；

所述轮边转向机，安设在所述销轴或所述弹簧支柱上，用于驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述横摆臂的形状呈“7”字形，其横向长度大于车轮半径，有利于改善车辆的动力学特性。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述车轮托架上设有销孔，所述销孔和所述销轴之间设有支撑轴承，所述支撑轴承的轴线与所述第二主销轴线(即销轴轴线)重合，从而保证所述车轮托架在所述销轴上可以较轻松地转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述轮边转向机包括转向电机、减速器、第一连杆和第二连杆，所述减速器的输出端与所述第一连杆相连接，所述第一连杆与所述第二连杆铰接；在所述车轮托架上还设有第二转向节臂，所述第二转向节臂与所述第二连杆铰接；所述转向电机通过所述减速器、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第二转向节臂驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线(即销轴轴线)转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述减速器具有自锁功能。

此外，本实用新型还提供了再一种转向及悬架系统，包括：弹簧支柱、上导向元件、下导向球铰、横摆臂、车轮托架、第一转向节臂、转向横拉杆、转向机、轮边转向机；其中，

所述弹簧支柱的下端通过所述上导向元件与所述车轮托架的上端相连接，所述车轮托架的下端通过所述下导向球铰与所述横摆臂相连接；所述弹簧支柱的上支点与所述下导向球铰的中心的连线形成第一主销轴线；所述上导向元件与所述下导向球铰形成第二主销轴线；

所述第一转向节臂，固接在所述弹簧支柱上，并通过所述转向横拉杆与所述转向机相连接；所述转向机安设在车身上，用于驱动所述弹簧支柱绕所述第一主销轴线转动；

所述轮边转向机，安设在所述弹簧支柱上，用于驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述转向机具有直驶模式和转向模式；所述轮边转向机具有锁止模式和转向模式；车辆行驶中转向时，所述轮边转向机工作在锁止模式，所述转向机工作在转向模式，所述转向机驱动所述弹簧支柱和所述车轮托架绕所述第一主销轴线转动；车辆泊车时，所述转向机工作在直驶模式，所述轮边转向机工作在转向模式，所述轮边转向机驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述轮边转向机工作在锁止模式，所述转向机工作在转向模式，可实现的车轮转向角范围至少为±35°；所述转向机工作在直驶模式，所述轮边转向机工作在转向模式，可实现的车轮转向角范围至少为0～90°。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述第二主销轴线基本垂直于地面，车轮转动时不会引起车身的上下移动，有利于提供良好的乘坐感觉。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述上导向元件可为导向球铰或者轴承。当所述上导向元件采用导向球铰时，所述导向球铰的中心和所述下导向球铰的中心的连线就形成了所述第二主销轴线；当所述上导向元件采用轴承时，所述轴承的轴线穿过所述下导向球铰的中心就形成了所述第二主销轴线。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述横摆臂的形状呈“7”字形，其横向长度大于车轮半径，有利于改善车辆的动力学特性。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述转向机可以下置或上置：所述转向机下置，所述第一转向节臂固接在所述弹簧支柱的下端；或者，所述转向机上置，所述第一转向节臂固接在所述弹簧支柱的中间位置。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述转向机可为带转向助力的齿轮齿条式转向机或者带转向助力的循环球式转向机。所述转向机的转向助力可以采用液压助力、电液助力或者电动助力方式来实现，以克服当车轮内设置有轮内电机时所增大的转向阻力矩。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述上导向元件为轴承，所述轮边转向机包括转向电机和减速器，所述车轮托架的上端支撑在所述轴承上并与所述减速器的输出端相连接，所述转向电机通过所述减速器驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动；或者

所述上导向元件为导向球铰，所述轮边转向机包括转向电机、减速器、第一连杆和第二连杆，所述减速器的输出端与所述第一连杆相连接，所述第一连杆与所述第二连杆铰接；在所述车轮托架上还设有第二转向节臂，所述第二转向节臂与所述第二连杆铰接，所述转向电机通过所述减速器、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第二转向节臂驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述减速器具有自锁功能。

当然，如果构造只前轮转向的汽车，则上述的转向及悬架系统经过适当简化后也可以用于汽车的非转向后桥。只要取消转向机，将转向横拉杆连接到车身上，即可将简化后的转向及悬架系统用于实现汽车的非转向后桥。具体如下：

又一种转向及悬架系统，包括：弹簧支柱、上导向元件、下导向球铰、横摆臂、车轮托架、第一转向节臂、转向横拉杆、轮边转向机；其中，

所述弹簧支柱的下端通过所述上导向元件与所述车轮托架的上端相连接，所述车轮托架的下端通过所述下导向球铰与所述横摆臂相连接；所述弹簧支柱的上支点与所述下导向球铰的中心的连线形成第一主销轴线；所述上导向元件与所述下导向球铰形成第二主销轴线；

所述第一转向节臂，固接在所述弹簧支柱上，并通过所述转向横拉杆与车身相连接；

所述轮边转向机，安设在所述弹簧支柱上，用于驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述第二主销轴线基本垂直于地面，车轮转动时不会引起车身的上下移动，有利于提供良好的乘坐感觉。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述上导向元件可为导向球铰或者轴承。当所述上导向元件采用导向球铰时，所述导向球铰的中心和所述下导向球铰的中心的连线就形成了所述第二主销轴线；当所述上导向元件采用轴承时，所述轴承的轴线穿过所述下导向球铰的中心就形成了所述第二主销轴线。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述横摆臂的形状呈“7”字形，其横向长度大于车轮半径，有利于改善车辆的动力学特性。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述上导向元件为轴承，所述轮边转向机包括转向电机和减速器，所述车轮托架的上端支撑在所述轴承上并与所述减速器的输出端相连接，所述转向电机通过所述减速器驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动；或者

所述上导向元件为导向球铰，所述轮边转向机包括转向电机、减速器、第一连杆和第二连杆，所述减速器的输出端与所述第一连杆相连接，所述第一连杆与所述第二连杆铰接；在所述车轮托架上还设有第二转向节臂，所述第二转向节臂与所述第二连杆铰接，所述转向电机通过所述减速器、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第二转向节臂驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

根据本实用新型的转向及悬架系统，所述减速器具有自锁功能。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型的转向及悬架系统，车辆行驶时由转向机驱动车轮转向，泊车时由轮边转向机驱动车轮转向，在显著降低对转向控制系统要求的条件下，保证了车辆行驶时的转向性能，也简化了泊车过程。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。

附图说明

图1是本实用新型第一具体实施例所涉及的转向及悬架系统的立体结构示意图；

图2是图1所示的转向及悬架系统的局部放大示意图；

图3是图1所示的转向及悬架系统在直驶模式时的车轮转角示意图；

图4是图1所示的转向及悬架系统在中心转向模式时的车轮转角示意图；

图5是图1所示的转向及悬架系统在定点转向模式时的车轮转角示意图；

图6是图1所示的转向及悬架系统在横向直驶模式时的车轮转角示意图；

图7是本实用新型第二具体实施例所涉及的转向及悬架系统的立体结构示意图；

图8是图7所示的转向及悬架系统的局部放大示意图。

(符号说明)

10弹簧支柱 20横摆臂

21下导向球铰 30车轮托架

31第一转向节臂 32第二转向节臂

40销轴 50支撑轴承

51上导向元件 61转向机

62转向柱 63方向盘

64转向横拉杆 70轮边转向机

71转向电机 72减速器

73第一连杆 74第二连杆

KP1第一主销轴线 KP2第二主销轴线

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，以下结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。应理解，以下描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例用于说明本实用新型，而不是对本实用新型的限制。

实施例1

请参阅图1～6所示，在本实用新型的第一具体实施例中，本实用新型的转向及悬架系统包括：弹簧支柱10、销轴40、下导向球铰21、横摆臂20、车轮托架30、第一转向节臂31、转向横拉杆64、转向机61、轮边转向机70；其中，

弹簧支柱10的下端与销轴40的上端相固接，销轴40的下端通过下导向球铰21与横摆臂20相连接；弹簧支柱10的上支点与下导向球铰21的中心的连线形成第一主销轴线KP1；销轴40的销轴轴线为第二主销轴线KP2，第二主销轴线KP2与第一主销轴线KP1重合；

第一转向节臂31的一端固接在销轴40或弹簧支柱10上，第一转向节臂31的另一端通过转向横拉杆64与转向机61相连接；转向机61，安设在车身上，用于驱动弹簧支柱10绕第一主销轴线KP1转动；

轮边转向机70，安设在销轴40或弹簧支柱10上，用于驱动车轮托架30绕销轴轴线(第二主销轴线KP2)转动；而车轮托架30支撑在销轴40上，且车轮托架30相对于销轴40可转动。

在上述的转向及悬架系统中，转向机61具有直驶模式和转向模式，轮边转向机70具有锁止模式和转向模式：车辆行驶中转向时，轮边转向机70工作在锁止模式，转向机61工作在转向模式，转向机61驱动弹簧支柱10和车轮托架30绕第一主销轴线KP1转动；泊车时，转向机61工作在直驶模式，轮边转向机70工作在转向模式，轮边转向机70驱动车轮托架30绕销轴轴线(第二主销轴线KP2)转动。

轮边转向机70工作在锁止模式，转向机61工作在转向模式，可实现的车轮转向角范围至少为±35°；转向机61工作在直驶模式，轮边转向机70工作在转向模式，可实现的车轮转向角范围至少为0～90°。

在这里，转向机61的直驶模式是指当方向盘63处于正中位置或者零位时，车轮可以保证车辆直线行驶，其转向模式是指当方向盘63向左或者向右转动时，车轮能够按照常规汽车车轮转向那样向左或者向右转向。轮边转向机70的锁止模式是指轮边转向机70将车轮托架30锁止在这样的位置，在该位置上方向盘63摆正时车辆可以直线行驶，其转向模式是指方向盘63摆正，弹簧支柱10不转动，轮边转向机70驱动车轮托架30和车轮进行转向。

即，在车辆行驶中转向时，只转向机61如常规汽车转向系统那样驱动车轮转向，可实现的车轮转向角范围与常规转向系统可实现的一样；而在泊车时，只轮边转向机70驱动车轮转向，可实现的最大车轮转向角达到横向行驶所需的90°，显然也可以满足原位中心转向和定点转向的需求。以车轮的前侧转向车内为正，对于前轮其前侧均向车内转向，其最大转向角定为﹢90°，而对于后轮其前侧均向车外转向，其最大转向角定为﹣90°。

在这里，车轮转向角范围至少为±35°是指对于常规汽车通过转向机61可以实现的车轮转向角范围，而对于部分特殊用途车辆则可以达到±45°；0°和90°也并不意指绝对精确的数值。由于汽车车轮存在四轮定位参数，因此，0°意味着包含了前束的数值，而90°也意味着可以略大于该数值。显然，通过轮边转向机70也可以对前束进行灵活调整，或者在轮胎的行驶寿命期间甚至可以在线调整前束。

横摆臂20的形状呈“7”字形，其横向长度大于车轮半径。为了容纳最大转向角达到90°的车轮，横摆臂20必须更靠近车身纵轴线设置，这也意味着横摆臂20的横向长度更长，有利于改善车辆的动力学特性。

转向机61的布置方式，根据转向机61的布置高度可分为上置和下置两种。转向机61下置，第一转向节臂31固接在销轴40的下端(如图1～2所示)；转向机61上置，第一转向节臂31固接在弹簧支柱10的中间位置。其中，当转向机61上置时，转向机61通过中间件与长度较长的两侧转向横拉杆64相连接。当车轮内设置有轮内电机时，将第一转向节臂31移出车轮内有利于布置轮内电机。而当转向机61下置时，转向机61在其两侧与转向横拉杆64相连接，转向横拉杆64的长度较短。

转向机61可为带转向助力的齿轮齿条式转向机或者带转向助力的循环球式转向机。如常规汽车的转向机，转向机61的输入端还通过转向柱62与方向盘63相连接。当方向盘63转动时，转向机61工作，驱动左右两侧的弹簧支柱10转动，从而带动左右两侧的车轮转向。转向机61的转向助力可以采用液压助力、电液助力或者电动助力方式来实现，以克服当车轮内设置有轮内电机时所增大的转向阻力矩。

车轮托架30上设有销孔(图中未示出)，销孔和销轴40之间设有支撑轴承50。显然，支撑轴承50的轴线与销轴轴线(第二主销轴线KP2)重合，保证车轮托架30在销轴40上可以较轻松地转动。在轮边转向机70工作在锁止模式时，车轮托架30相对销轴40保持静止，即在车辆行驶时支撑轴承50只起到传力作用；当轮边转向机70在泊车时工作，车轮托架30与销轴40之间才有相对转动，支撑轴承50起到支撑运动和传力作用。泊车时间与行驶时间相比几乎可以忽略不计，因此支撑轴承50主要根据载荷条件进行选择即可，转速要求基本不必考虑。支撑轴承50可为滑动轴承或滚动轴承，但并不以此为限。

轮边转向机70包括转向电机71、减速器72、第一连杆73和第二连杆74，减速器72的输出端与第一连杆73相连接，第一连杆73与第二连杆74铰接；在车轮托架30上还设有第二转向节臂32，第二转向节臂32与第二连杆74铰接；转向电机71通过减速器72、第一连杆73、第二连杆74和第二转向节臂32驱动车轮托架30转动。采用连杆机构，就可以将转向电机71布置在其它位置处，而不一定非要将转向电机71同轴配置在销轴轴线(第二主销轴线KP2)上。当然，如果空间允许，也可以将转向电机71和减速器72同轴配置在销轴轴线(第二主销轴线KP2)上，第一连杆73与第二转向节臂32固接，转向电机71转动可驱动车轮托架30绕销轴轴线(第二主销轴线KP2)转动。

轮边转向机70在车辆行驶中转向时并不参与驱动车轮转向，只在泊车时工作，并不涉及复杂的车辆动力学特性，因此可以显著减小对转向控制系统的要求。轮边转向机70只需要在车辆正常行驶时可靠锁止，而在泊车时根据车辆运动学需求将车辆驱动到合适的角度即可，因此对于转向控制系统的要求不高，是现阶段的技术水平所能实现的。

轮边转向机70具有锁止功能，该功能可通过减速器72自锁，和/或转向电机71工作在锁止模式来实现。但是，由于转向电机71的锁止模式需要向转向电机71通电来实现，因此，优选地，采用具有自锁功能的减速器72来实现轮边转向机70的锁止功能。例如，可采用大减速比的行星减速器，当其减速比超过一定数值时即可具有自锁功能，即在转向电机71断电时，作用在车轮托架30上的地面作用力并不能带动车轮托架30产生相对于弹簧支柱10的转动。

上述的转向及悬架系统主要用于汽车的前桥，但也显然可以用于汽车的转向后桥，以构成四轮转向系统。

如果构造只前轮转向的汽车，则显然上述的转向及悬架系统经过适当简化后也可以用于汽车的非转向后桥。只要取消转向机61，将转向横拉杆64连接到车身上，即可将简化后的转向及悬架系统用于实现汽车的非转向后桥。即，简化后的转向及悬架系统包括：弹簧支柱10、销轴40、下导向球铰21、横摆臂20、车轮托架30、第一转向节臂31、转向横拉杆64、轮边转向机70；其中，弹簧支柱10的下端与销轴40的上端相固接，销轴40的下端通过下导向球铰21与横摆臂20相连接；弹簧支柱10的上支点与下导向球铰21的中心的连线形成第一主销轴线KP1；销轴40的销轴轴线为第二主销轴线KP2，第二主销轴线KP2与第一主销轴线KP1重合；第一转向节臂31的一端固接在销轴40或弹簧支柱10上，第一转向节臂31的另一端通过转向横拉杆64与车身相连接；轮边转向机70，安设在销轴40或弹簧支柱10上，用于驱动车轮托架30绕销轴轴线(第二主销轴线KP2)转动；而车轮托架30支撑在销轴40上，且车轮托架30相对于销轴40可转动。简化后的转向及悬架系统中，各部件，例如横摆臂、车轮托架上的销孔、轮边转向机、减速器等，的设置和考虑与上述未简化的转向及悬架系统中相同，于此就不再赘述。

应该指出，通常不采用车轮导向的弹簧支柱作为后桥悬架，因其挤占了部分后备箱空间并造成其形状不规则。但在本实施例中，由于车轮最大转向角达到-90°，后备箱空间必须提供出所需的车轮空间，而由弹簧支柱10造成后备箱空间形状不规则的缺点因此也就不明显了。

当四轮汽车的前桥和后桥均配置了上述的转向及悬架系统(未简化)，在泊车时，只要将车轮转动合适的角度，即可实现中心转向(如图4所示)、定点转向(如图5所示)和横向直驶(如图6所示)模式，显著简化了泊车过程和操作，也易于实现自动泊车功能。

实施例2

参考图7和图8，在本实用新型的第二具体实施例中，本实用新型的转向及悬架系统包括：弹簧支柱10、上导向元件51、下导向球铰21、横摆臂20、车轮托架30、第一转向节臂31、转向横拉杆64、转向机61和轮边转向机70；其中，

弹簧支柱10的下端通过上导向元件51与车轮托架30的上端相连接，车轮托架30的下端通过下导向球铰21与横摆臂20相连接，弹簧支柱10的上支点与下导向球铰21的中心的连线形成第一主销轴线KP1；上导向元件51与下导向球铰21形成第二主销轴线KP2；

第一转向节臂31的一端固接在弹簧支柱10上，第一转向节臂31的另一端通过转向横拉杆64与转向机61相连接；转向机61，安设在车身上，用于驱动弹簧支柱10绕第一主销轴线KP1转动；

轮边转向机70，安设在弹簧支柱10上，用于驱动车轮托架30绕第二主销轴线KP2转动。

同样，转向机61具有直驶模式和转向模式；轮边转向机70具有锁止模式和转向模式；车辆行驶中转向时，轮边转向机70工作在锁止模式，转向机61工作在转向模式，转向机61驱动弹簧支柱10和车轮托架30绕第一主销轴线KP1转动；车辆泊车时，转向机61工作在直驶模式，轮边转向机70工作在转向模式，轮边转向机70驱动车轮托架30绕第二主销轴线KP2转动。

轮边转向机70工作在锁止模式，转向机61工作在转向模式，可实现的车轮转向角范围至少为±35°；转向机61工作在直驶模式，轮边转向机70工作在转向模式，可实现的车轮转向角范围至少为0～90°。

本具体实施例的转向机61的直驶模式和转向模式，轮边转向机70的锁止模式和转向模式，以及车轮转向角范围的定义与第一具体实施例的相同，于此不再赘述。

第二主销轴线KP2基本垂直于地面。第二主销轴线KP2只需要满足车辆泊车时的需要，并不需要考虑回正力矩等问题，因为并不涉及方向盘63的操作，只通过轮边转向机70来实现相应的车轮转向和回位。当第二主销轴线KP2基本垂直于地面时，车轮转动时不会引起车身的上下移动，有利于提供良好的乘坐感觉。当然，也可以选择第二主销轴线KP2向内侧倾斜，即上导向元件51更靠近弹簧支柱10，或者选择第二主销轴线KP2向外侧倾斜，即上导向元件51远离弹簧支柱10，可根据实际需要和可用空间进行选择。

上导向元件51可为导向球铰或者轴承。当上导向元件51采用导向球铰时，该导向球铰的中心和下导向球铰21的中心的连线就形成了第二主销轴线KP2。当上导向元件51采用轴承时，该轴承的轴线穿过下导向球铰21的中心就形成了第二主销轴线KP2。以上两种方式可根据实际布置的需要进行选择，但并不以此为限，其它合适的导向元件也是可以采用的。

如第一具体实施例，横摆臂20也具有“7”字形状，其横向长度也大于车轮半径，于此不再赘述。

如第一具体实施例，转向机61的布置方式也根据转向机61的布置高度可分为上置和下置两种。采用长度较长的弹簧支柱10，即将弹簧支柱10向下延伸到横摆臂20附近，转向机61可以下置，第一转向节臂31也可以固接在弹簧支柱10的下端，如此可以获得更优越的车辆动力学特性。转向机61也可以上置，第一转向节臂31固接在弹簧支柱10的中间位置。

如第一具体实施例，转向机61可为带转向助力的齿轮齿条式转向机或者带转向助力的循环球式转向机，于此不再赘述。

轮边转向机70包括转向电机71和减速器72；当上导向元件51为轴承时，车轮托架30的上端支撑在轴承上并与减速器72的输出端相连接，转向电机71通过减速器72驱动车轮托架30绕第二主销轴线KP2转动。将转向电机71同轴配置在第二主销轴线KP2上，可以省去各连杆，使得结构更紧凑。当上导向元件51为导向球铰时，则可通过连杆和设置在车轮托架30上的第二转向节臂驱动车轮托架30转动，例如，轮边转向机包括转向电机、减速器、第一连杆和第二连杆，减速器的输出端与第一连杆相连接，第一连杆与第二连杆铰接，第二连杆与设在车轮托架上的第二转向节臂铰接，转向电机通过减速器、第一连杆、第二连杆和第二转向节臂驱动车轮托架绕第二主销轴线KP2转动。以上两种方式可根据实际需要进行选择，但并不以此为限。

如第一具体实施例，轮边转向机70具有锁止功能，优选减速器72具有自锁功能，于此不再赘述。

同样，上述的转向及悬架系统主要用于汽车的前桥，但也显然可以用于汽车的转向后桥，以构成四轮转向系统。

同样，如果构造只前轮转向汽车，则显然上述的转向及悬架系统经过适当简化后也可以用于汽车的非转向后桥。只要取消转向机61，将转向横拉杆64连接到车身上，即可将简化后的转向及悬架系统用于实现汽车的非转向后桥。即，简化后的转向及悬架系统包括：弹簧支柱10、上导向元件51、下导向球铰21、横摆臂20、车轮托架30、第一转向节臂31、转向横拉杆64和轮边转向机70；其中，弹簧支柱10的下端通过上导向元件51与车轮托架30的上端相连接，车轮托架30的下端通过下导向球铰21与横摆臂20相连接，弹簧支柱10的上支点与下导向球铰21的中心的连线形成第一主销轴线KP1；上导向元件51与下导向球铰21形成第二主销轴线KP2；第一转向节臂31的一端固接在弹簧支柱10上，第一转向节臂31的另一端通过转向横拉杆64与车身相连接；轮边转向机70，安设在弹簧支柱10上，用于驱动车轮托架30绕第二主销轴线KP2转动。简化后的转向及悬架系统中，各部件，例如第二主销轴线、上导向元件、横摆臂、轮边转向机、减速器等，的设置和考虑与上述未简化的转向及悬架系统中相同，于此就不再赘述。

当四轮汽车的前桥和后桥均配置了上述的转向及悬架系统(未简化)，在泊车时，只要将车轮转动合适的角度，即可实现原位中心转向、定点转向和横向行驶，显著简化了泊车过程和操作，也易于实现自动泊车功能。

应该指出，上述各具体实施例的转向及悬架系统，也可以用于其它特殊用途的多轴汽车，显著提高其机动性。

本实用新型的转向及悬架系统，车辆行驶时由转向机驱动车轮转向，泊车时由轮边转向机驱动车轮转向，在显著降低对转向控制系统要求的条件下，保证了车辆行驶时的转向性能，也简化了泊车过程。

由此可见，本实用新型的目的已经完整并有效的予以实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本实用新型包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

Claims (26)

1.一种转向及悬架系统，其特征在于，包括：

弹簧支柱、销轴、下导向球铰、横摆臂、车轮托架、第一转向节臂、转向横拉杆、转向机、轮边转向机；其中，

所述弹簧支柱的下端与所述销轴的上端相固接，所述销轴的下端通过所述下导向球铰与所述横摆臂相连接；所述弹簧支柱的上支点与所述下导向球铰的中心的连线形成第一主销轴线；所述销轴的销轴轴线为第二主销轴线，所述第二主销轴线与所述第一主销轴线重合；

所述车轮托架，支撑在所述销轴上，所述车轮托架相对于所述销轴可转动；

所述第一转向节臂，固接在所述销轴或所述弹簧支柱上，并通过所述转向横拉杆与所述转向机相连接；所述转向机安设在车身上，用于驱动所述弹簧支柱绕所述第一主销轴线转动；

所述轮边转向机，安设在所述销轴或所述弹簧支柱上，用于驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

2.如权利要求1所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述横摆臂的形状呈“7”字形，其横向长度大于车轮半径。

3.如权利要求1所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述转向机下置，所述第一转向节臂固接在所述销轴的下端；或者，所述转向机上置，所述第一转向节臂固接在所述弹簧支柱的中间位置。

4.如权利要求1所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述车轮托架上设有销孔，所述销孔和所述销轴之间设有支撑轴承。

5.如权利要求1所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述轮边转向机包括转向电机、减速器、第一连杆和第二连杆，所述减速器的输出端与所述第一连杆相连接，所述第一连杆与所述第二连杆铰接；在所述车轮托架上还设有第二转向节臂，所述第二转向节臂与所述第二连杆铰接；所述转向电机通过所述减速器、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第二转向节臂驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

6.如权利要求5所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述减速器具有自锁功能。

7.如权利要求1所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述转向机具有直驶模式和转向模式；所述轮边转向机具有锁止模式和转向模式；

车辆行驶中转向时，所述轮边转向机工作在锁止模式，所述转向机工作在转向模式，所述转向机驱动所述弹簧支柱和所述车轮托架绕所述第一主销轴线转动；

车辆泊车时，所述转向机工作在直驶模式，所述轮边转向机工作在转向模式，所述轮边转向机驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

8.如权利要求7所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述轮边转向机工作在锁止模式，所述转向机工作在转向模式，能够实现的车轮转向角范围至少为±35°；所述转向机工作在直驶模式，所述轮边转向机工作在转向模式，能够实现的车轮转向角范围至少为0～90°。

9.一种转向及悬架系统，其特征在于，包括：

弹簧支柱、上导向元件、下导向球铰、横摆臂、车轮托架、第一转向节臂、转向横拉杆、转向机、轮边转向机；其中，

所述弹簧支柱的下端通过所述上导向元件与所述车轮托架的上端相连接，所述车轮托架的下端通过所述下导向球铰与所述横摆臂相连接；所述弹簧支柱的上支点与所述下导向球铰的中心的连线形成第一主销轴线；所述上导向元件与所述下导向球铰形成第二主销轴线；

所述第一转向节臂，固接在所述弹簧支柱上，并通过所述转向横拉杆与所述转向机相连接；所述转向机安设在车身上，用于驱动所述弹簧支柱绕所述第一主销轴线转动；

所述轮边转向机，安设在所述弹簧支柱上，用于驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

10.如权利要求9所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述横摆臂的形状呈“7”字形，其横向长度大于车轮半径。

11.如权利要求9所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述转向机下置，所述第一转向节臂固接在所述弹簧支柱的下端；或者，所述转向机上置，所述第一转向节臂固接在所述弹簧支柱的中间位置。

12.如权利要求9所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述第二主销轴线基本垂直于地面。

13.如权利要求9所述的转向及悬架系统，其特征在于，

所述上导向元件为轴承，所述轮边转向机包括转向电机和减速器，所述车轮托架的上端支撑在所述轴承上并与所述减速器的输出端相连接，所述转向电机通过所述减速器驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动；或者

所述上导向元件为导向球铰，所述轮边转向机包括转向电机、减速器、第一连杆和第二连杆，所述减速器的输出端与所述第一连杆相连接，所述第一连杆与所述第二连杆铰接；在所述车轮托架上还设有第二转向节臂，所述第二转向节臂与所述第二连杆铰接，所述转向电机通过所述减速器、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第二转向节臂驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

14.如权利要求13所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述减速器具有自锁功能。

15.如权利要求9所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述转向机具有直驶模式和转向模式；所述轮边转向机具有锁止模式和转向模式；

车辆行驶中转向时，所述轮边转向机工作在锁止模式，所述转向机工作在转向模式，所述转向机驱动所述弹簧支柱和所述车轮托架绕所述第一主销轴线转动；

车辆泊车时，所述转向机工作在直驶模式，所述轮边转向机工作在转向模式，所述轮边转向机驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

16.如权利要求15所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述轮边转向机工作在锁止模式，所述转向机工作在转向模式，能够实现的车轮转向角范围至少为±35°；所述转向机工作在直驶模式，所述轮边转向机工作在转向模式，能够实现的车轮转向角范围至少为0～90°。

17.一种转向及悬架系统，其特征在于，包括：

弹簧支柱、销轴、下导向球铰、横摆臂、车轮托架、第一转向节臂、转向横拉杆、轮边转向机；其中，

所述弹簧支柱的下端与所述销轴的上端相固接，所述销轴的下端通过所述下导向球铰与所述横摆臂相连接；所述弹簧支柱的的上支点与所述下导向球铰的中心的连线形成第一主销轴线；所述销轴的销轴轴线为第二主销轴线，所述第二主销轴线与所述第一主销轴线重合；

所述车轮托架，支撑在所述销轴上，所述车轮托架相对于所述销轴可转动；

所述第一转向节臂，固接在所述销轴或所述弹簧支柱上，并通过所述转向横拉杆与车身相连接；

所述轮边转向机，安设在所述销轴或所述弹簧支柱上，用于驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

18.如权利要求17所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述横摆臂的形状呈“7”字形，其横向长度大于车轮半径。

19.如权利要求17所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述车轮托架上设有销孔，所述销孔和所述销轴之间设有支撑轴承。

20.如权利要求17所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述轮边转向机包括转向电机、减速器、第一连杆和第二连杆，所述减速器的输出端与所述第一连杆相连接，所述第一连杆与所述第二连杆铰接；在所述车轮托架上还设有第二转向节臂，所述第二转向节臂与所述第二连杆铰接；所述转向电机通过所述减速器、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第二转向节臂驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

21.如权利要求20所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述减速器具有自锁功能。

22.一种转向及悬架系统，其特征在于，包括：

弹簧支柱、上导向元件、下导向球铰、横摆臂、车轮托架、第一转向节臂、转向横拉杆、轮边转向机；其中，

所述弹簧支柱的下端通过所述上导向元件与所述车轮托架的上端相连接，所述车轮托架的下端通过所述下导向球铰与所述横摆臂相连接；所述弹簧支柱的上支点与所述下导向球铰的中心的连线形成第一主销轴线；所述上导向元件与所述下导向球铰形成第二主销轴线；

所述第一转向节臂，固接在所述弹簧支柱上，并通过所述转向横拉杆与车身相连接；

所述轮边转向机，安设在所述弹簧支柱上，用于驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

23.如权利要求22所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述横摆臂的形状呈“7”字形，其横向长度大于车轮半径。

24.如权利要求22所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述第二主销轴线基本垂直于地面。

25.如权利要求22所述的转向及悬架系统，其特征在于，

所述上导向元件为轴承，所述轮边转向机包括转向电机和减速器，所述车轮托架的上端支撑在所述轴承上并与所述减速器的输出端相连接，所述转向电机通过所述减速器驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动；或者

所述上导向元件为导向球铰，所述轮边转向机包括转向电机、减速器、第一连杆和第二连杆，所述减速器的输出端与所述第一连杆相连接，所述第一连杆与所述第二连杆铰接；在所述车轮托架上还设有第二转向节臂，所述第二转向节臂与所述第二连杆铰接，所述转向电机通过所述减速器、所述第一连杆、所述第二连杆和所述第二转向节臂驱动所述车轮托架绕所述第二主销轴线转动。

26.如权利要求25所述的转向及悬架系统，其特征在于，所述减速器具有自锁功能。