CN203472446U

CN203472446U - 用于机动车的车轮悬架

Info

Publication number: CN203472446U
Application number: CN201320500025.9U
Authority: CN
Inventors: 乔·L·布赫维茨; 约翰·斯潘塞·雷兹卡拉; 大卫·伯吉斯; 罗伯特·博列斯
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2023-08-15
Also published as: US20140049017A1; US8690177B2; US20140052755A1; DE202013103607U1

Abstract

本实用新型提供了一种用于机动车的车轮悬架，包括：支架，其上安装有车轮支撑元件，支架通过下控制臂与车辆的一部分连接；以及减振器，沿着下控制臂的侧边缘与下控制臂连接。本实用新型的车轮悬架结构使弹簧/减振器位置能够处在相对较低的位置并使得弹簧/减振器组件能够偏离半轴定向。

Description

用于机动车的车轮悬架

技术领域

本实用新型涉及一种用于机动车的车轮悬架系统。

背景技术

在前轮驱动和四轮驱动的乘用车中，出于造型考虑，期望使车辆发动机罩的高度最小化。然而，在大多数悬架设计中，需要将悬架弹簧/减振器组件布置在车轮半轴上方。悬架弹簧/减振器组件的这种布置要求半轴上方具有一定量的垂直空间，从而导致发动机罩的布置相对较高。此外，为使发动机罩的高度最小化，期望减小或最小化主轴高度。然而，主轴高度影响车轮悬架后倾刚度（caster stiffness）和车轮后退速率。更具体地，随着主轴高度的降低，在不过度降低车轮后退速率的情况下保持所需后倾刚度变得越加困难。

因此，期望提供一种有助于使主轴高度最小化并能够使悬架弹簧/减振器组件偏离半轴布置的车轮悬架结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种有助于使主轴高度最小化并能够使悬架弹簧/减振器组件偏离半轴布置的车轮悬架。

根据本实用新型的实施例的一个方面，提供一种用于机动车的车轮悬架，所述悬架包括：支架，其上安装有车轮支撑元件，所述支架通过下控制臂与车辆的一部分连接；以及减振器，沿着所述下控制臂的侧边缘与所述下控制臂连接。

优选地，支架的第一部分通过单根连杆与车辆的一部分旋转连接。

优选地，单根连杆通过具有定向成与车辆纵向轴线F平行的旋转轴线的衬套而与所述车辆的所述一部分旋转连接，衬套构造成允许沿着衬套的旋转轴线产生位移。

优选地，减振器连接至与所述车辆的车轮可操作地连接的半轴前方的所述控制臂。

优选地，减振器连接至与所述车辆的车轮可操作地连接的半轴后方的所述控制臂。

根据本实用新型的实施例的一个方面，提供一种用于机动车的车轮悬架，车轮悬架包括：与所述车辆的一部分连接的支架；以及安装在所述支架上以绕着轴线旋转的车轮支撑元件，其中，所述支架的第一部分通过单根连杆与所述车辆的所述一部分旋转连接，其中，所述支架的第二部分通过下控制臂与所述车辆的一部分旋转连接；其中，第一旋转连接件和第二旋转连接件将所述下控制臂连接至所述下控制臂与所述车辆连接的部分，延伸穿过所述第一旋转连接件和所述第二旋转连接件的旋转轴线的直线限定了平行于所述车辆的纵向轴线延伸的第一轴线，第三旋转连接件将所述连杆连接至所述连杆与所述车辆连接的部分，并且延伸穿过所述第三旋转连接件的旋转轴线的直线限定了第二轴线，并且所述第二轴线相对于所述第一轴线倾斜。

根据本实用新型的实施例的一个方面，提供一种用于机动车的车轮悬架，包括：与所述车辆的一部分连接的支架；以及安装在所述支架上以绕着轴线旋转的车轮支撑元件，其中，所述支架的第一部分通过单根连杆与所述车辆的所述部分旋转连接，其中，横贯转向轴线并自穿过所述车辆的纵向轴线的第二垂直平面垂直延伸的第一平面在沿平行于所述车辆的纵向轴线延伸的直线LL方向上偏离所述车轮的旋转轴线。

根据本实用新型的实施例的一个方面，提供了一种用于机动车的车轮悬架。该悬架包括与车辆的一部分连接的支架和安装在支架上以绕着轴线旋转的车轮支撑元件，其中，支架的第一部分通过单连杆旋转连接至车辆的所述部分。

优选地，车轮支撑元件通过旋转接头与支架的第一部分连接。

优选地，支架的第二部分通过下控制臂与车辆的第二部分旋转连接。

优选地，支架通过旋转接头与下控制臂连接。

优选地，下控制臂通过至少一个非对称衬套与车辆的第二部分连接。

优选地，至少一个非对称衬套响应于沿平行于车辆的纵向轴线的轴线作用的力具有相对较低的刚度，并且响应于与车辆的纵向轴线垂直作用的力具有相对较高的刚度。

优选地，车轮支撑元件包括转向节。

优选地，车轮支撑元件包括主轴。

优选地，车轮支撑元件通过球窝接头与支架的第一部分连接。

优选地，车轮支撑元件通过滚柱轴承与支架的第二部分连接。

优选地，支架具有第一部分、第二部分以及将第一部分与第二部分连接的一对连接部分，并且一对连接部分从所述第一部分向外偏离以在它们之间形成通道。

优选地，该车轮悬架还包括设置在与车辆的车轮可操作地连接的半轴前方的减振器。

优选地，该车轮悬架还包括设置在与车辆的车轮可操作地连接的半轴后方的减振器。

优选地，车轮支撑元件通过允许车轮支撑元件绕垂直轴线旋转并同时抑制车轮支撑元件绕任何其它轴线旋转的旋转连接件与支架的第二部分连接。

优选地，第一旋转连接件和第二旋转连接件将下控制臂连接至下控制臂与车辆连接的部分，延伸穿过第一旋转连接件和第二旋转连接件的旋转轴线的直线限定了平行于车辆的纵向轴线延伸的第一轴线，第三旋转连接件将连杆连接至连杆与车辆连接的部分，延伸穿过第三旋转连接件的旋转轴线的直线限定了第二轴线，并且第二轴线相对于第一轴线倾斜。

优选地，横贯转向轴线并自穿过车辆的纵向轴线的第二垂直平面垂直延伸的第一平面在沿平行于车辆的纵向轴线延伸的直线方向上偏离车轮的旋转轴线。

优选地，偏离的范围为0至30毫米。

优选地，偏离的范围为0至15毫米。

本实用新型的车轮悬架结构使弹簧/减振器位置能够处在相对较低的位置并使得弹簧/减振器组件能够偏离半轴定向。

附图说明

在示出本实用新型的实施例的附图中：

图1是根据本实用新型的实施例的车轮悬架的立体图；

图2是图1所示实施例的前视图；

图3是图1所示实施例的侧视图；

图4是图1所示实施例移除车轮后的一部分的立体图；

图5是图2移除车轮后的视图；

图6是图1所示实施例的俯视图；以及

图7是根据本实用新型另一个实施例的车轮悬架的俯视图。

具体实施方式

图1至图6示出了根据本实用新型的一个实施例的车辆悬架组件10。车辆悬架组件10可用于各种车辆。正如本文所使用的，术语“车辆”理解为包括人通过其前进或者承载或运送物体的任何工具；一种运送或运输的工具。尽管本实用新型的实施例可用于多种具体的悬架涉及（包括前悬架和后悬架），但在一个实施例中可考虑将本实用新型应用于汽车后悬架。

参照图1至图6，汽车悬架组件10包括车辆悬架子框架18和车轮支撑元件12，车轮支撑元件12被构造用于将车轮安装在其上并通过第一元件或下控制臂22、支架3以及上控制连杆14可操作地连接至子框架18（或车辆的另一部分）。第一元件22可旋转连接至子框架18或车辆的另一部分。上控制连杆14可旋转连接至车身或车辆的另一部分。支架3以本文描述的方式连接至第一元件和上控制连杆14。在图1至图6所示的实施例中，车轮支撑元件12为转向节。在替代实施例中，车轮支撑元件12为主轴。

转向节12被构造用于将车轮5以已知方式安装在其上。在一个实施例中，第一元件22在形式上为与车辆的子框架18枢转连接的下控制臂。控制臂22为刚性的并包括连接部，连接部用于促进控制臂22与子框架18之间的连接以及控制臂与悬架的其它元件之间的连接。例如，连接部在形式上可以为U形接头、单剪切连接和/或安装接头，其成形为下控制臂22的一部分并被配置用于在其中容纳将下控制臂旋转附接至子框架18和悬架的其它元件的连接器。根据具体应用的连接和操作要求，连接部还可具有除以上所列举形式之外的其它形式。

下控制臂22可被构造成“H”臂、“A”臂，或者控制臂可具有适当刚度和结构的任何其它合适的几何结构。在图1至图6所示实施例中，控制臂22被构造成“A”形结构臂。

在本文所述实施例中，当旋转连接件在本文中被描述为相对于车辆纵向轴线E（图6）或相对于垂直平面G被布置在另一旋转连接件的“外侧”或另一旋转连接的“内侧”时，用于确定旋转连接件的相对位置的相关特征是将衬套一分为二的平面与衬套的旋转轴线（针对衬套）的交点和球节（ball joint）的旋转中心（针对球节）。因此，例如，当衬套被描述为相对于平面G安置在球节的外侧时，这意味着将衬套一分为二的平面与衬套旋转轴线的交点位于球节的旋转轴线的外侧。

下控制臂22通过至少一个旋转连接件来旋转连接至车辆子框架18。在图6所示实施例中，下控制臂22分别通过第一旋转连接件26和第二旋转连接件24与车辆子框架18旋转连接。尽管可以想到多种旋转连接件24和26，但在一个具体实施例中考虑针对连接件24使用相对较硬的衬套（如，传统的对称衬套）。此外，在一个具体实施例中可以想到针对连接件26使用非对称衬套以将控制臂22旋转连接至子框架18。已经认识到，使用非对称衬套来将下控制臂22连接至车身有助于提供所需的车轮后退速率和所需的后倾刚度。已经认识到，这些效果有助于抵消主轴高度对车轮后退速率和后倾刚度的影响，从而促进主轴高度最小化。主轴高度的降低有助于实现发动机罩高度的降低。正如本文所使用的，术语“非对称衬套”指具有非对称力响应的衬套，该衬套配置成使得衬套刚度取决于施加在通过衬套与车辆连接的悬架部分上的力的方向（即，通过衬套施加或通过衬套传递的力的方向）。

在本实用新型的具体实施例中，将下控制臂22与车辆框架连接的非对称衬套26被构造成对于沿车辆纵向轴线或沿平行于车辆纵向轴线的轴线作用的力和分力的反应相对“较软”（即，具有相对较低的刚度），以提供更柔和的驾驶感觉（ride）并有助于提供所需的车轮后退速率。此外，衬套26还被构造成响应于与车辆纵向轴线垂直作用的力和分力（包括沿垂直方向（图3中由箭头C和D所示）作用的力）具有相对较高的刚度，以提高操纵特性并有助于提供所需的后倾刚度和制动扭矩/回转振动（wind-up）刚度。通过响应于施加在衬套上的力的方向调整衬套力，非对称衬套的结构有助于解决先前所述的相互矛盾的衬套力响应需求。非对称衬套的一个实例为在衬套的内环和外环之间安置有弹性材料的已知衬套，在弹性体各部分中形成有缝隙以沿着穿过缝隙的轴线提供相对较低的刚度，与此同时，沿着穿过弹性体的轴线维持相对较高的刚度。还可以使用其他类型的非对称衬套。

参照图6，第一旋转轴线X可限定为穿过点26a和点24a延伸的轴线，其中点26a位于将衬套26一分为二的平面26P与衬套旋转轴线的交点处，点24a位于将衬套24一分为二的平面24P与衬套旋转轴线的交点处。因此，第一旋转连接件26和第二旋转连接件24沿第一轴线X布置。下控制臂22在悬架因颠簸和反弹而运动时相对于子框架18绕轴线X旋转。图6示出了延伸穿过车辆纵向轴线E的垂直平面G。车辆纵向轴线E通常被理解为沿着车辆的纵向中心线在第一方向和第二方向（与第一方向相反）上延伸，其中第一方向为车辆的前轮或导向轮呈直线时车辆行驶的方向。应当理解，图6所示轴线E的位置并非该轴线相对于图中所示车辆元件的实际位置。因此，图6所示轴线E/平面G与其它车辆元件之间的间距并不反映纵向轴线E/平面G与这些车辆元件之间的实际间距。相反，平面G和轴线E在该图中示出是为了说明它们相对于轴线X以及相对于它们可能参照的其它元件和部件的定向。

在本文所示实施例中，车辆纵向轴线E沿箭头F表示的方向延伸。此外，在该实施例中，第一轴线X基本平行于平面G延伸。通过这种方式，所示实施例提供了与车辆的一部分（在该实施例中为车辆子框架18）枢转连接的第一元件（在该实施例中为下控制臂22），以绕着平行于穿过车辆的纵向轴线E延伸的垂直平面G的第一轴线X枢转。

图5示出了从车辆前向观察的根据本实用新型的一个实施例的车轮悬架的示意图。车轮悬架将机动车的车轮5与车身（未示出）连接。车轮5通过其水平轴（未示出）安装在转向节12上以实现旋转。在本实用新型的实施例中，转向节12安装在支架3上以绕着转向轴线6旋转。

转向轴线的定向可自垂直方向变化与主销角相等的值，主销角在此被定义为当沿着平行于车辆纵向轴线的方向从车辆前方或后方观察时转向轴线与垂直平面之间的角度，该垂直平面沿着车辆纵向轴线方向并穿过处于地平面的轮胎的中心线。在一个实施例中，该变化范围为5°至15°。

转向轴线的定向还可自垂直方向变化与后倾角相等的值，后倾角在此被定义为转向轴线与垂直于车辆纵向轴线延伸并穿过车轮中心线的垂直平面之间的角度。在一个实施例中，该变化范围为2°至10°。

该安装结构在美国公开申请号2004/0140640和2003/0234504中已有描述，其全部内容结合于此作为参考。在一个实施例中，包括转向轴线6并从穿过车辆纵向轴线E的垂直平面G垂直延伸的平面（在图6中由H表示）穿过车轮5的旋转轴线。

在另一个实施例中（图7所示），包括转向轴线6并从垂直平面G垂直延伸的平面H相对于车轮旋转轴线WA偏离等于轮毂导程HL的量，其中，其中，HL被定义为在沿着平行于纵向轴线E延伸的直线LL方向上车轮旋转轴线与平面H之间的距离。在具体实施例中，轮毂导程HL在0至30毫米的范围内。在更具体的实施例中，轮毂导程HL在0至15毫米的范围内。在轮毂导程HL的范围为0至15毫米的具体实施例中，车辆为前轮驱动车辆。在轮毂导程HL的范围为0至30毫米的具体实施例中，车辆为后轮驱动车辆。

在图1至图6所示实施例中，支架3具有第一部分3a、第二部分3b以及将第一部分与第二部分连接的一对连接部分3c和3d。连接部分3c和3d自第一部分3a延伸并向外偏离以在两者之间形成通道3e，该通道被配置为允许半轴101的一部分从中延伸穿过从而与转向节12以已知方式连接。然后，连接部分3c和3d与第二部分连接。

支架3在第一部分3a处经由上连杆14连接至连接至子框架18或车辆的另一部分（下面会进行更为详细地描述）。此外，位于支架3的下端的第二部分3b通过下控制臂22与子框架18（或车辆的另一部分）连接。尽管可以想到多种用于将支架3的第二部分3b连接至第一元件22的旋转连接，但在一个实施例中考虑使用转动接头2用于连接。支架3与子框架或车身通过上连杆14和第一元件22连接的方式减少了支架的自由度的数量，从而产生了额外的隔离并增加了刚度。然而，在其它实施例中，可以想到其他旋转连接。

尽管可以想到多种用于将转向节12的顶部连接12a至支架3的旋转连接件99，但在一个实施例中考虑使用标准的球节用于连接。然而，在其它实施例中，可以想到其他旋转连接件。同样，尽管可以想到多种用于将转向节12的下部连接12b至支架3的旋转连接件111，但在一个实施例考虑使用滚柱轴承用于连接件111。然而，在其它实施例中，可以想到其他旋转连接件。

图4示出了仅通过立体图来描述的车轮悬架的实施例的一部分。在转向节12上还示出了凸耳9，横拉杆或用于拉杆的另一连杆元件可连接至凸耳9。

参照图1至图6，支架3的上部3a通过单根上连杆14与子框架18（或车辆的另一部分）连接。上连杆14通过旋转连接件16与支架3旋转连接，其中，旋转连接件16被构造成允许沿着旋转轴线产生一些位移以适应后倾变化和车轮端的后退/前进。尽管可以想到多种旋转连接件16，但在一个具体的实施例中考虑使用具有旋转轴线Y的衬套，旋转轴线Y定向成与车辆纵向轴线E平行。衬套允许支架3和安装在支架3上的转向节在工作期间相对于车辆在垂直方向上移动，同时仍受到来自上连杆14的支撑。

参照图1至图6，上连杆14还通过旋转连接件20与子框架18旋转连接。尽管可以想到多种旋转连接件20，但在一个实施例中考虑使用具有旋转轴线Z的衬套，旋转轴线Z定向成与车辆纵向轴线F平行并且衬套构造成允许沿着衬套的旋转轴线产生一些位移以适应后倾改变和车轮端的后退/前进。衬套允许支架3和安装在其上的转向节在工作期间相对于车辆在垂直方向上移动，同时仍受到来自上连杆14的支撑。上连杆14主要响应于作用在支架3上的横向力。此外，上连杆14的几何形状和/或其与子框架18和/或支架3的连接位置可被配置成提供所需的外倾增益度。

因此，在本文所述实施例中，转向节12通过支架3可操作地连接至下控制臂22和上连杆14。支架3响应于车轮横向施加的力和在平行于车辆纵向轴线的方向上施加的力。通过下控制臂22和上连杆14连接至车辆框架的支架还允许转向节12垂直运动。为达到转向的目的，转向节12被安装成绕着延伸穿过支架3的转向轴线6旋转。在该布置中，上连杆14被用于外倾控制。由本文所述的下控制臂结构和安装所提供的后倾刚度使得能够利用单根上连杆14来将支架3连接至车辆框架。

上述车轮悬架结构使得悬架弹簧/减振器组件400/410能够在半轴101前方或后方旋转连接至下控制臂22。由于单连杆上控制臂改善了封装，因此弹簧/减振器组件400/410不必安装在半轴101上方。弹簧和减振器在车辆上可被布置在车辆离地距离所允许的最低位置处。弹簧410的上固定部可连接至子框架18或直接连接至车身。减振器400的上固定部与车身连接。

在具体的实施例中，弹簧/减振器组件400/410通过接头103沿下控制臂22的侧边缘22a与下控制臂旋转连接。在该实施例中，接头的尺寸包络部分位于控制臂的厚度包络内。这使得弹簧/减振器组件400/410相较于其沿控制臂22的上表面22b与控制臂连接的情况能够位于更低的位置处。在弹簧元件410与减振器400分开布置的实施例中，弹簧和减振器元件可被布置在半轴101的前方或后方。

参照图6，在具体实施例中，轴线Y和轴线X并不相互平行。相反，例如当由车辆上方观察时，上连杆14和/或旋转连接件16的定向与将上连杆连接至子框架的旋转连接件被布置成使轴线Y相对于轴线X产生三维倾斜，如图6中的虚线轴Y′所示。该倾斜通过迫使支架和转向节旋转增加了后倾增益。通过以这种方式调整后倾增益，可相应地调谐或调整悬架的反抗特性（如防托举、防尾倾和防首倾）。根据反抗特性的所需效果，轴线Y′相对轴线X的倾斜可在0°至40°的范围内。本文使用的术语“倾斜”可以理解为“具有偏斜的方向或位置”。本文使用的术语“偏斜”可理解为“既不平行也不垂直于给定直线或平面；斜的或有坡度的”。倾斜角可通过使平行于轴线Y′的直线与轴线X相交并沿包括这两条轴线的平面测量轴线X与轴线Y′之间的包含角来测得。

总之，本文所述车轮悬架结构的实施例使弹簧/减振器位置能够处在相对较低的位置并使得弹簧/减振器组件能够偏离半轴定向。此外，本文所述车轮悬架结构的实施例能够实现相对较低的主轴高度，同时还能够实现悬架特性（诸如后倾刚度）和后退速率的去耦和优化。

应当理解，先前对本实用新型的多种实施例的描述仅用作示例性目的。可对在此公开的多种结构和操作特征进行多种修改，这些修改不背离附属权利要求所限定的本实用新型的范围。

Claims

1.一种用于机动车的车轮悬架，其特征在于，所述悬架包括：

支架，其上安装有车轮支撑元件，所述支架通过下控制臂与车辆的一部分连接；以及

减振器，沿着所述下控制臂的侧边缘与所述下控制臂连接。

2.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，所述车轮支撑元件通过旋转接头与所述支架的第一部分连接。

3.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，所述支架的第一部分通过单根连杆与所述车辆的一部分旋转连接。

4.根据权利要求3所述的车轮悬架，其特征在于，所述支架通过旋转接头与所述下控制臂连接。

5.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，所述下控制臂通过至少一个非对称衬套与所述车辆的所述一部分连接。

6.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，所述车轮支撑元件包括转向节。

7.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，所述车轮支撑元件包括主轴。

8.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，所述车轮支撑元件通过球窝接头与所述支架的第一部分连接。

9.根据权利要求8所述的车轮悬架，其特征在于，所述车轮支撑元件通过滚柱轴承与所述支架的第二部分连接。

10.根据权利要求3所述的车轮悬架，其特征在于，

所述单根连杆通过具有定向成与车辆纵向轴线F平行的旋转轴线Z的衬套而与所述车辆的所述一部分旋转连接，所述衬套构造成允许沿着衬套的旋转轴线产生位移。

11.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，所述减振器连接至与所述车辆的车轮可操作地连接的半轴前方的所述控制臂。

12.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，所述减振器连接至与所述车辆的车轮可操作地连接的半轴后方的所述控制臂。

13.根据权利要求8所述的车轮悬架，其特征在于，所述车轮支撑元件通过允许所述车轮支撑元件绕垂直轴线旋转并同时抑制所述车轮支撑元件绕任何其它轴线旋转的旋转连接件与所述支架的第二部分连接。

14.一种用于机动车的车轮悬架，其特征在于，所述车轮悬架包括：

与所述车辆的一部分连接的支架；以及

安装在所述支架上以绕着轴线旋转的车轮支撑元件，

其中，所述支架的第一部分通过单根连杆与所述车辆的所述一部分旋转连接，

其中，所述支架的第二部分通过下控制臂与所述车辆的一部分旋转连接；

其中，第一旋转连接件和第二旋转连接件将所述下控制臂连接至所述下控制臂与所述车辆连接的部分，延伸穿过所述第一旋转连接件和所述第二旋转连接件的旋转轴线的直线限定了平行于所述车辆的纵向轴线延伸的第一轴线，第三旋转连接件将所述连杆连接至所述连杆与所述车辆连接的部分，并且延伸穿过所述第三旋转连接件的旋转轴线的直线限定了第二轴线，并且所述第二轴线相对于所述第一轴线倾斜。

15.一种用于机动车的车轮悬架，其特征在于，所述车轮悬架包括：

与所述车辆的一部分连接的支架；以及

安装在所述支架上以绕着轴线旋转的车轮支撑元件，

其中，所述支架的第一部分通过单根连杆与所述车辆的所述部分旋转连接，

其中，横贯转向轴线并自穿过所述车辆的纵向轴线的第二垂直平面垂直延伸的第一平面在沿平行于所述车辆的纵向轴线延伸的直线LL方向上偏离所述车轮的旋转轴线。

16.根据权利要求15所述的车轮悬架，其特征在于，所述偏离的范围为0至30毫米。

17.根据权利要求16所述的车轮悬架，其中，所述偏离的范围为0至15毫米。