CN101626909A - 竖直无引导车辆悬架 - Google Patents

Abstract

一种独立的竖直无引导车辆悬架，可与竖直驱动轴结合，在行驶于崎岖或者毁坏的路面上时，车辆车轮的纯线性的大体竖直的运动由所述悬架执行，所述运动是无引导的，由此在受到水平力时避免了在常规的已知线性引导悬架中在受到水平力时出现的磨损。车辆车轮的纯线性的竖直运动易于确保车辆的车轮之间的精确的纵向和横向距离，通过避免车轮打滑使得轮胎的磨损减小并改进了驾驶性能。提出的悬架的操作模式还能够确定它的弹性特性，并允许从汽车系统移除关节连接和万向节，而关节连接和万向节在使用中的常规汽车中是不可缺少的。所提出的悬架还提供了在相同的总高度下的显著增大的行程和有助于容纳乘坐者及其物品的最大的自由内部空间。

Description

竖直无引导车辆悬架

技术领域

本发明涉及车辆悬架。

更具体地，本发明提出了一种改进汽车的行驶性能的线性的无引导独立悬架。

背景技术

如已知的，车辆悬架设置有悬架弹簧，悬架弹簧可以是各种类型，例如，螺旋弹簧、橡胶弹簧、气动弹簧或者扭转弹簧。所述弹簧用于通过使车辆的车轮相对于车身大体垂直地运动来减少在崎岖或者毁坏的路面上行驶产生的振动。未设置悬架的车辆受到传到所述车身的震动，因此，安全性下降，对汽车部件的损坏增大并引起了乘坐者的强烈不适。

虽然独立悬架已经使用了几十年，但是改进一直在提出，近期的美国专利提供了对技术现状的描绘。

在Brill等人的美国专利No.6,561,307中提出了结合独立悬架使用的线控转向系统，但所示的悬架不提供直线运动。

在Mackle等人的美国专利No.6,634,654中示出了汽车的独立悬架。可以通过中间的承载体和纵向枢转轴调节车轮外倾角，悬架的其他部分是常规的设计。

Buchwitz等人的美国专利No.6,755,429披露了用于后轮驱动车辆的悬架。该悬架包括承载后轮的不可转向的副框架。该设置用于避免在车轮颠簸和回弹运动时后倾角改变，但是未设置确保直线运动的装置。

Kim的美国专利No.6,877,754 B2和Ohlsson的美国专利No.6,921,097B2的中示出了进一步的车辆独立悬架，但是它们都不具有提供纯线性的车轮竖直运动的机构。

原则上，直的线性竖直悬架的功能优于使用中的悬架，这是由于提出的悬架具有保持向上的车轮外倾角精确和恒定以及车轮之间的纵向和横向距离恒定的能力，因此避免了所述车轮打滑。

常规的直的线性竖直悬架现在很少用于汽车中，这是因为线性引导构件过度磨损以及因为容纳局限性和所述悬架的总高度导致的构造限制，所述悬架经常超出它们的最大有效行程，因此需要额外的空间。

所述常规的直的线性悬架的另一个主要的局限是妨碍接近附连到悬架的驱动轴，由此妨碍所述悬架应用于从动车轮(前轮或后轮)。

发明内容

因此，本发明的一个目的是消除现有技术独立悬架的缺点并提供基于提供纯线性运动的几何构形、但不通过竖轴引导件引导车轮的悬架。

本发明的进一步的目的是提供允许接近推动车辆的驱动轴的悬架。

本发明通过提供使悬挂车轮进行直的线性竖直运动的独立汽车悬架实现上述目的，所述悬架包括：

上主臂，它的中心枢转地连接到辅助的铰接臂的底端，所述第一主臂的底端执行直的线性竖直运动，而所述主臂的上端沿倾斜的直的滑动元件被引导；

下主臂，其设置与所述上主臂的枢轴孔等距地间隔开的端部枢轴孔，并枢转成与所述上主臂平行，所述两个主臂的底端枢转地附连到车辆的轮毂，从而将所述车轮在其竖直运动中始终限制在恒定的外倾角；

弹簧，其操作性地连接到悬架和固定位置部件，以支撑所述汽车的一部分重量；以及

减震器，其同样连接在汽车的所述悬架和固定的位置部件之间。

在本发明的优选实施例中，提供一种汽车悬架，其中设置有用于调节所述弹簧的抵抗力的装置。

在本发明的进一步的优选实施例中，提供一种汽车悬架，其中设置有用于通过调节所述倾斜的直的滑动元件相对于水平平面的角度来改变悬架特性的装置。

在本发明的最优选的实施例中，提供一种与竖直驱动轴系统结合、用于通过斜齿轮传动装置或执行相同功能的任何其他传动装置驱动车辆车轮的汽车悬架。

将在下面阐述发明的更进一步的实施例。

发明提供一种可与竖直驱动轴结合的独立的直的线性无引导车辆悬架，在行驶于崎岖或者毁坏的路面上时通过所述悬架执行车辆车轮的直的线性竖直运动，所述运动是无引导的，由此避免了在常规的已知线性引导悬架中在受到水平力时出现的磨损。车轮运动的路径是径直指向竖向，易于确保车辆车轮之间的精确的纵向和横向距离，通过避免车轮在进行竖直运动时打滑和避免偏离预期的车辆轨迹，使得轮胎的磨损减小并改进了形式性能。这些影响在常规的已知悬架中是普遍存在的，并且还影响了车轮的抓地力。

所述悬架的操作原理和结构还允许弹簧速度特性(包括可能的自约束)的调节并允许在相同的总高度下较长的行程。进一步，由于悬架弹簧和减震器接近水平地取向，所以实现了底盘上方和下方的最大的自由空间，由此避免了悬架的部件进入车辆的上部空间。该结构还允许接近附连到悬架的驱动轴和针对“侧行驶”选择的125度总转向范围。

该新悬架的另一个优点是可以选择保留转向连杆，即，位于垂直于车轮转向枢轴的平面的转向杆和它们的互连杆。这允许去除具有三维运动的转向连杆处的关节连接，因此，可以精确地控制行驶性能并减小转向部件的磨损。

关于结合也可选择性地用作转向枢轴的竖直驱动轴使用的悬架的实施例，可以去除汽车系统中的关节连接和万向节。

在所述的实施例中，汽车实现了高度的简化和改进的性能以及维护和制造成本的显著下降，同时提供了一系列功能上和构造上的选择，使所述汽车成为具有有助于容纳乘坐者及其物品的最大自由内部空间的电动或混合动力汽车。

总而言之，根据本发明的悬架的优点如下：

-消除了内部“轮式电机”和制动单元的选择，由此避免了将电线连接到这些单元和从外部引进流体作用于感应部件，并且避免了增加车轮的重量。

-显著地减小了陀螺效应。

-完全地利用了车辆空间，有助于容纳乘坐者及其物品。

-快速和简易地响应驾驶者的操作，尤其是转向。

-自由地接近驱动和制动部件。

-由于轮胎重量减轻，所以制动和改变速度时惯性能量损失减小。

-车辆在纵轴和横轴方向上完全对称，即，完全相同的向前和向后行驶特性，除了倾斜座椅靠背之外，不需要为向后行驶调转车辆。

-“悬架驱动”可应用于各种可行的传动系统。

-“侧行驶”、停车以及“立即”转向的选择。

-非常有利于在电动或混合动力车辆中实施。

附图说明

现在将参考附图进一步阐述发明，附图通过示例示出了本发明的优选实施例。仅示出了达到基本理解本发明所必需的结构细节。阐述的实例连同附图一起将使本领域的技术人员明白如何能够实现发明的进一步的形式。

在图中：

图1是表示根据发明的悬架的优选的实施例的几何图形；

图2是悬架的基本实现方法的正视图；

图3是同一实施例的平面截面图；

图4是基本结构具体化的相同的实施例的立体图。

图5是悬架的第二且为最优选的实施例连同竖直驱动轴系统的截面图。

图6是应用到混合动力汽车的第二实施例的示意性侧视图；以及

图7是图6中看到的实施例的平面图。

具体实施方式

图1中示出了除去悬架弹簧和减震器的悬架的上部的几何图示。

粗线代表以所示的构形全部集成在一起的部件：枢转连接的臂，以及滑动和滚动部件。

等边三角形10和12具有共同的边“a”14。迫使三角形10的外侧自由端“M”16遵循与三角形10的边“b1”18一致的直线路径，而三角形12的外侧端“N”沿固定的边“b2”22移动。“o”24是固定的点，共同的边“a”14铰接到“o”24。三角形10、12的两个相邻的顶角“A1”和“A2”均相应地改变，同时它们的总和保持不变。后面的图中将示出连杆的下部。

现在转到图2、3和4，清楚地看到悬架26的上部对应于图1中看到的直线连杆的几何图示。为了简化阐述，各个臂称作单臂，但在实际中，如图4中所示，存在具有相同的枢转中心的各种类型的两个隔开的臂，它们通过肋相互连接并形成浅的“U”形轮廓。

刚性但非直的上主臂30(图1中的MQN)在其中心36处枢转地连接到辅助的铰接臂32的底端38，臂32的枢轴点之间的长度等于上主臂30的中心枢轴点36和任一端部枢轴点40、42之间的距离。各个臂30、32、47如所述适当地制成具有浅的“U”形轮廓。上主臂30的底部枢轴点40执行直的线性竖直运动，而上主臂30的上枢轴点42通过均由轴承滑动体49支撑的线性轴承43和滚轮44沿倾斜的直的滑动构件41被引导。

图1中未示出的下主臂47设置有与上主臂30的端部孔等距地间隔开的端部枢轴孔48、50，并可枢转成与上主臂30的端部枢轴点40、42的连线平行。两个主臂30、47的底端40、50枢转地附连到一对车轮承载臂46，车轮承载臂46支撑用于使转向销62插入到其中的同轴的轴承58、60，车轮可以绕转向销62转向。

悬架将车轮(图5中的64)在其竖向运动中始终限制在期望的恒定外倾角；

有利地，另一个连杆54枢转地互连底端40、50，从而与主臂30、47和轴承滑动体49联合形成平行四边形。

悬架张紧弹簧56操作性地连接在悬架26和固定的位置框架52之间，并间接地连接到该固定的位置框架52，以支撑汽车的一部分重量。弹簧56通过保持件66保持于可移动的螺帽68和车架杯口70，车架杯口70附连到移动的滑动体49。如果需要，可以通过手动工具转动的螺纹轴72也可以由旋转致动器74{下面的图7中示意性示出}来致动，以提供改变弹簧力的选择。

图3中示出了减震器76，它的一端附连到轴承体49，而另一端固定到框架52。如果期望，可以针对各种车轮外倾角、主销倾角或后倾角来调节悬架26。

参考其余的图，相似的参考数字用于表示相似的部分。

现在转到图5，示意性示出了独立的直的线性无引导车辆悬架78连同竖直驱动轴系统，该竖直驱动轴系统用于通过任何适合的驱动单元来推进车轮64，下主臂47和所有其他各臂、车轮承载体以及转向销在图中全部被撤除。

在所示的实施例中，花键端驱动轴92也用作转向枢轴。转向臂94及其互连杆96设置在平行的平面中，转向臂94的连杆销98滑动地连接到互连杆96的相应的枢轴孔。这种构造允许消除常规的转向系统中的关节连接。

直线传动允许在不使用万向节的情况下将竖直驱动轴92连接到车辆的传动装置。

在所示的实施例中，车辆的转向臂94可以容易地从它们的互连杆96上拆下来。因此，车轮64可绕其转向销在车身的纵向轴线和车轮方向之间自由旋转达90度转向角，在返回到正常的行驶方向后，转向臂94重新附连到连接杆96。

转到图2，两个车轮载体的臂46之间的间隙允许常规的水平驱动轴通过，因此，允许在汽车中对从动轮或者非从动轮使用四个相同的悬架。

图6和图7示意性示出了用于混合动力车辆的悬架驱动的实施例，其中两个或者四个车轮64由电驱动单元120或/和内燃机106驱动。

在任何需要的时候，发动机106的大体水平的输出轴108或者电驱动单元120的输出轴122均可通过斜齿轮116驱动竖直驱动轴110。竖直驱动轴110还具有附连到其上的下部斜齿轮116，该斜齿轮116与斜齿轮118啮合，用于推动车轮64。

图7中还示出了用于调节悬架68的悬架弹簧56{图3中示出}的旋转致动器74。

能够看到，所示的紧密集成的驱动系统使得可用的车辆内部空间显著扩展。

所阐述的本发明的范围旨在包括落在权利要求含义内的所有实施例。前述的示例示出了本发明的有用形式，但是不应视作是对本发明范围的限制，本领域的技术人员将认识到，在不偏离权利要求含义的情况下，可以很容易地构想到本发明的其他的变型和修改。

Claims (11)

1.一种独立的汽车悬架，该汽车悬架对悬挂的车轮提供直的线性竖直运动，所述汽车悬架包括：

上主臂，该上主臂的中心枢转地连接到辅助的铰接臂的底端，所述上主臂的底端执行直的线性竖直运动，而所述主臂的上端沿倾斜的直的滑动元件被引导；

下主臂，该下主臂设置有与所述上主臂的枢轴孔等距地间隔开的端部枢轴孔，并可枢转成与所述上主臂平行，所述两个主臂的底端枢转地附连到车辆的轮毂，从而将所述车轮在竖直运动中始终限制在恒定的外倾角；

弹簧，该弹簧操作性地连接到所述悬架和固定的位置部件，以支撑所述汽车的一部分重量。

2.如权利要求1所述的汽车悬架，其中进一步设置有减震器，所述减震器同样连接在汽车的所述悬架和固定的位置部件之间。

3.如权利要求1所述的汽车悬架，其中设置有用于调节所述弹簧的抵抗力的装置。

4.如权利要求1所述的汽车悬架，其中设置有用于通过调节所述倾斜的直的滑动元件相对于水平平面的角度来改变弹性特性的装置。

5.如权利要求1所述的汽车悬架，该汽车悬架与竖直驱动轴系统结合，用于通过斜齿轮或执行相同功能的任何其他传动部件来驱动车辆车轮。

6.如权利要求4所述的汽车悬架，其中所述竖直驱动轴也可以用作转向枢轴，虽然不是必须的。

7.如权利要求4所述的汽车悬架，其中所述转向臂的连杆销和它的互连杆设置在平行的平面内，并且所述转向臂的连杆销滑动地连接到所述互连杆的相应的枢轴孔，从而消除对转向系统中的关节连接的需要。

8.一种设置有如权利要求4所述的悬架的汽车，其中所述竖直驱动轴可以在不使用万向节的情况下连接到车辆传动装置。

9.如权利要求4所述的汽车悬架，其中所述车辆的转向臂可以很容易地从它们的互连杆上拆下来，因此，允许相应的车轮绕其转向销在车身的纵向轴线和车轮方向之间旋转达90度转向角，从而“侧行驶”，或者绕它们的转向销旋转到允许“立即”转向的角度。

10.如权利要求4所述的汽车悬架，其中竖直驱动轴的被迫的竖直运动允许移除所述下主臂，并因此还允许移除将所述下主臂连接到所述上主臂的臂。

11.一种大体如此处参考附图描述的独立的汽车悬架。

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