独立式悬架系统的制作方法

1.本公开涉及一种独立式悬架系统。更具体地，本公开涉及一种这样的独立式悬架系统，该独立式悬架系统与车辆的每个车轮接合并且具有用于改变车身与车轮之间的距离的结构，从而为乘客提供改善的乘坐舒适性。


背景技术：

2.常规的车辆悬架系统连接轮轴和车身以便防止振动或冲击(该振动或冲击为轮轴在车辆运行时从路面接收的)被直接传递到车身，从而防止对车身或货物造成损伤并且改善乘坐舒适性。通常，悬架系统包括悬架弹簧、减震器和稳定器，该悬架弹簧减轻从路面接收的冲击，该减震器减弱悬架弹簧的振动以便改善乘坐舒适性，该稳定器防止车辆侧倾。
3.商用车辆主要使用实心轮轴式悬架系统，其中左车轮和右车轮经由单个轮轴相连接。悬架弹簧主要使用板簧或空气弹簧。
4.商用车辆(该商用车辆使用实心轮轴式悬架系统)的转向系统包括转向臂(pitman arm)、直拉杆和横拉杆，该转向臂可旋转地安装到转向传动装置的输出轴，该直拉杆将转向臂的运动传递到转向节臂，该转向节臂接收直拉杆的运动以操作转向节轴，该横拉杆连接左转向节臂和右转向节臂。
5.在配备有使用空气弹簧和上述转向系统的实心轮轴式悬架系统的商用车辆中，空气弹簧仅作为板簧的替代，并且不会显著地有助于改善乘坐舒适性或转向特征。另外，由于实心轮轴式悬架系统的结构特征而难以实现精确的几何结构和增加设计自由度。
6.近年来，已开发出独立转向型悬架系统，其中车轮的转向角通过电机组件被输入到每个悬架系统。然而，上述独立转向型悬架系统存在这样的问题：减震器需要在车辆的高度方向上突出，以便与电机组件的转向轴对准。
7.另外，如图1所示，在减震器的一端被固定到车身架体的情况下，当车轮在不平的路面上行驶时，减震器的长度上的变化较小，导致乘坐舒适性劣化。
8.为此，现在需要这样的悬架系统，该悬架系统能够通过改变车轮与车身之间的高度而在各种行驶环境下提供改善的乘坐舒适性。
9.在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景的理解，并且因此，这些信息可能包含不构成本领域技术人员已知的相关技术的信息。


技术实现要素：

10.本公开试图解决上述与相关技术有关的问题，并且本公开的一个目标是提供一种能够改变车轮与车身之间的距离的独立式悬架系统。
11.本公开的另一目标是提供一种独立式悬架系统，该独立式悬架系统能够支持车轮的左转和右转以及外倾角的变化。
12.本公开的目标不受限于上文提及的目标，并且本领域技术人员将通过下列描述清楚地理解本文未提及的其他目标，并且参考本公开的实施方式，这些其他目标将变得显而
易见。另外，本公开的目标将由在此描述的部件以及它们的组合来实现。
13.在一个方面，本公开提供了一种独立式悬架系统，该独立式悬架系统包括：转向单元，该转向单元被配置成在横向方向上调节车轮的转向角；减震器，该减震器与车轮接合以便吸收被施加到车轮的冲击，并且该减震器包括第一减震器和第二减震器，第一减震器和第二减震器中的每个都沿前后方向布置在车轮的相对的侧表面上；以及连杆单元，该连杆单元设置在减震器与转向单元之间，以便改变车轮与转向单元之间的距离。该连杆单元包括：第一上臂，设置在第一减震器与转向单元之间的；第二上臂，设置在第二减震器与转向单元之间；以及离地间隙调节单元，该离地间隙调节单元与第一上臂和第二上臂接合，以便改变第一上臂与第二上臂之间的距离。
14.转向单元可以受到控制，使得待施加到车轮的转向角由位于车身处的转向输入部设定。
15.离地间隙调节单元可以包括：固定支架，设置在位于第一上臂中的开口中；导向支架，设置在位于第二上臂中的开口中；高度调节部，与固定支架接合；以及距离调节螺纹件，与固定支架和导向支架接合，该距离调节螺纹件在其一端处与高度调节部接触，以使得该距离调节螺纹件通过该高度调节部的驱动力旋转。该固定支架与该导向支架之间的距离可以通过距离调节螺纹件的旋转而改变。
16.独立式悬架系统还可以包括导向件，该导向件被设置成穿过转向单元并且与距离调节螺纹件接合，并且该导向件可以根据距离调节螺纹件的旋转方向而在上下方向上与距离调节螺纹件一起整体地移动。
17.固定支架可以包括固定突出部，该固定突出部形成在固定支架的相对的侧表面上，以与第一上臂接合。当距离调节螺纹件旋转时，固定支架可以围绕固定突出部相对于第一上臂的倾角旋转，使得距离调节螺纹件保持在水平定向中。
18.导向支架可以包括导向突出部，该导向突出部形成在导向支架的相对的侧表面上并且可以围绕导向突出部旋转以面向固定支架。
19.当第一上臂和第二上臂相对于它们与转向单元接合的一端靠近彼此地移动时，转向单元与车轮之间的距离可以增大。
20.当第一上臂和第二上臂相对于它们与转向单元接合的一端远离彼此地移动时，转向单元与车轮之间的距离可以减小。
21.独立式悬架系统还可以包括车轮衬套，该车轮衬套设置在车轮与减震器彼此接合的位置处。
22.独立式悬架系统还可以包括支撑衬套，该支撑衬套被设置在减震器与转向单元彼此接合的位置处。
23.下文讨论了本公开的其他方面以及优选的实施方式。
24.应理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括广义的机动车辆，诸如：包括运动型多用途车(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的乘用车，包括各种船只和船舶在内的水上交通工具，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆和其他替代燃料(例如，除石油以外的资源所产生的燃料)车辆。在本文提到时，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电动动力的车辆。
25.下文讨论了本公开的上述特征以及其他特征。
附图说明
26.现在将参考在附图中示出的本公开的某些示例性实施方式来对本公开的上述及其他特征进行详细描述，这些附图在后文中仅以例示的方式给出，因此不会对本公开进行限制，并且在附图中：
27.图1是示出了常规的悬架系统的配置的视图；
28.图2是根据本公开的实施方式的独立式悬架系统的立体图；
29.图3是示出了根据本公开的实施方式的独立式悬架系统的减震器的配置的视图；
30.图4是示出了根据本公开的实施方式的独立式悬架系统的转向单元的视图；
31.图5a是示出了根据本公开的实施方式的独立式悬架系统的离地间隙调节单元的视图；
32.图5b是示出了根据本公开的实施方式的独立式悬架系统的固定支架的放大视图；
33.图5c是示出了根据本公开的另一实施方式的独立式悬架系统的固定支架的放大视图；
34.图5d是示出了根据本公开的实施方式的独立式悬架系统的导向支架的放大视图；
35.图5e是示出了根据本公开的实施方式的独立式悬架系统的导向件的视图；
36.图6是示出了根据本公开的实施方式的独立式悬架系统中的衬套的接合位置的视图；
37.图7是示出了根据本公开的实施方式的独立式悬架系统的操作的视图。
38.应理解，附图不必然按比例绘制，这些附图呈现了稍微简化表示的说明本公开的基本原理的多个特征。在本文中公开时，本公开的实施方式的具体设计特征(包括例如具体尺寸、取向、位置和形状)将部分地由具体预期应用和使用环境来确定。
39.在附图中，贯穿附图中的若干幅图，相同的附图标号指代本公开的相同的或等同的零件。
具体实施方式
40.在下文中，将参考附图对本公开的示例性实施方式进行详细描述。然而，本公开可以以许多不同形式来实施，并且不应解释为受到本文所陈述的实施方式的限制。相反，提供这些实施方式使得本公开将变得透彻且完整，并且将使本公开的范围完全传达给本领域技术人员。
41.本说明书中描述的术语
“…
部”、
“…
单元”以及
“…
系统”意指用于处理至少一个功能或操作的单元，并且可以被实施为硬件部件、软件部件、或硬件部件和软件部件的组合。
42.此外，在以下描述中，术语“第一”和“第二”仅用于避免将指代的部件混淆，而非指示部件的顺序或重要性或者部件之间的关系。
43.本公开的独立式悬架系统是指与每个车轮接合的一个悬架系统。在多车轮车辆的情况下，每个车轮均可以设置有能够实施独立转向的独立式悬架系统。
44.在下文中，将参考附图对实施方式进行详细描述。在以下描述和附图中，具有相同功能配置的部件由相同的附图标号指代，并且关于其的重复解释将被省略。
45.本公开涉及一种独立式悬架系统，该独立式悬架系统设置在每个车轮处以使每个车轮都能够独立旋转。
46.此外，本公开被安装到每个车轮并且被配置成允许车轮的转向角在不受任何限制的情况下沿前后方向改变。转向角可以由控制器(未示出)控制，使得被安装到每个车轮的独立式悬架系统的定向角度能够不同于其他独立式悬架系统的定向角度。另外，本公开的车轮可以包括轮内电机(in-wheel motor，轮毂电机)。
47.另外，本公开的控制器可以接收输入到车辆的转向输入信号，可以通过安装在车辆中的传感器(未示出)接收关于行驶环境和道路状况的信息，并且可以改变独立式悬架系统的高度。
48.在下文中，将对安装到每个车轮的根据本公开的实施方式的独立式悬架系统的部件之间的接合关系进行描述。
49.图2是根据本公开的实施方式的独立式悬架系统10的立体图。
50.如图所示，独立式悬架系统10包括：减震器300，配置成吸收施加到车轮400的冲击；连杆单元200，与减震器300的上端接合；以及转向单元100，设置在连杆单元200上并且包括转向输入部110以便控制车轮400的转向角。连杆单元200用于改变转向单元100与车轮400之间的距离。
51.减震器300与车轮400的中心轴接合，并且在车轮400的相对的侧表面上前后延伸。第一减震器310可以与第一上臂210接合，并且第二减震器320与第二上臂220接合。第一减震器310和第二减震器320中的每个均包括与车轮400的相对的侧表面接触的两个杆。换言之，根据本公开的实施方式，减震器300包括与车轮400的中心轴接合的四个杆。在这四个杆中，向前延伸的两个杆被包括在第一减震器310中，向后延伸的两个杆被包括在第二减震器320中。
52.除了与车轮400的中心轴接合的第一减震器310和第二减震器320之外，减震器300还包括车轮衬套330，该车轮衬套由第一减震器310和第二减震器320围绕(见图3)。车轮衬套330可以围绕车轮400的中心轴，并且第一减震器310和第二减震器320可以围绕车轮衬套330的外表面。由于道路冲击以及由于转向角的变化而产生的侧向力，本公开的车轮衬套330可能沿三条轴线压缩或伸展。
53.转向单元100包括转向输入部110和架体120，该转向输入部固定到车身，该架体邻近转向输入部110设置以便使得独立式悬架系统10能够整体地旋转。当将来自控制器的转向输入信号施加至转向输入部时，转向输入部110向架体120施加旋转力，并且架体120与车轮400整体地旋转，由此车轮400的转向角改变。
54.在本公开的实施方式中，转向输入部110可以被实施为电机。在另一实施方式中，转向输入部110可以被实施为小齿轮传动装置(pinion gear)，该小齿轮传动装置与架体120接合，使得独立式悬架系统10整体地旋转。
55.连杆单元200包括两个连杆，这些连杆沿前后方向布置使其分别与第一减震器310和第二减震器320接合。连杆单元200包括：与第一减震器310接合的第一上臂210以及与第二减震器320接合的第二上臂220。另外，连杆单元200还包括离地间隙调节单元230，该离地间隙调节单元穿过第一上臂210中的开口以及第二上臂220中的开口，并且通过改变第一上臂210与第二上臂220之间的距离来改变转向单元100与车轮400之间的距离。
56.离地间隙调节单元230包括固定支架231、导向支架232以及距离调节螺纹件233，该固定支架位于第一上臂210中的开口中，该导向支架位于第二上臂220中的开口中，该距离调节螺纹件以被设置与固定支架231和导向支架232接合以呈位于固定支架和导向支架之间的状态。第一上臂210与第二上臂220之间的距离根据距离调节螺纹件233的旋转量改变。为此，离地间隙调节单元230还包括高度调节部234，该高度调节部被定位在固定支架231处，使得高度调节部的旋转力被施加到距离调节螺纹件。高度调节部234与距离调节螺纹件233接触，使得距离调节螺纹件在两个方向上旋转。
57.与距离调节螺纹件233的外表面接触的导向支架232通过距离调节螺纹件233的旋转力沿纵向方向移动。当导向支架232移动时，与导向支架232接合的第二上臂220也发生移动，由此第二上臂220与第一上臂210之间的距离改变。即，当施加距离调节螺纹件233的旋转力时，由第一上臂210的与转向单元100接合的一端与第二上臂220的与转向单元接合的一端形成的角度改变。当第一上臂210和第二上臂220彼此最为靠近时，转向单元100与车轮400之间的距离最大，而当第一上臂210和第二上臂220彼此相距最远时，转向单元100与车轮400之间的距离最小。当施加距离调节螺纹件233的旋转力时，第一上臂210和第二上臂220相对于在高度方向上的中心线保持彼此对称。
58.此外，距离调节螺纹件233被配置成使得其至少一部分位于导向件235内，该导向件穿过转向单元100。导向件235用于引导距离调节螺纹件233在高度方向上的位置变化。导向件235根据第一上臂210与第二上臂220之间的角度变化，引导在距离调节螺纹件233在高度方向上的位置变化。
59.图3示出了与车轮400接合的减震器300以及被安装成围绕车轮400的中心轴的车轮衬套330。
60.如图所示，第一减震器310和第二减震器320在车轮400的一个侧表面上与车轮400的中心轴接合。第一减震器310的一端以及第二减震器320的一端与车轮400的中心轴同轴。车轮衬套330被设置成围绕车轮400的中心轴，并且车轮衬套330的外表面被第一减震器310和第二减震器320围绕。另外，当车辆中产生制动力时，本公开的独立式悬架系统10能够通过控制由两个杆组成的第一减震器310的弹簧刚度以及由两个杆组成的第二减震器320的弹簧刚度来实现正束角(toe-in)或负束角(toe-out)。
61.在本公开的实施方式中，第一减震器310的一端被定位成面向车轮400，并且第二减震器320的一端位于第一减震器310的侧表面上。此外，车轮衬套330位于第一减震器310和第二减震器320内。减震器300还可以包括支架，第一减震器310和第二减震器320经由该支架与车轮400的中心轴的外侧接合。
62.车轮衬套330被配置成吸收被施加到车轮400的旋转轴的冲击。此外，车轮衬套330被配置成沿三条轴线压缩和伸展，以便吸收被施加到车轮400的侧向力和道路冲击。
63.图4是包括转向输入部110的转向单元100的放大视图。
64.转向输入部110与车身接合，由此转向单元100、连杆单元200和减震器300整体地旋转。转向输入部110可以被实施为驱动电机，并且可以经由齿条传动装置与架体120接合。
65.作为本公开的一个实施方式，转向输入部110配置成使用蜗轮的形式，并且转向单元100通过与电机接合的蜗轮的旋转力来相对于车身旋转。
66.上述转向输入部110使转向单元100的架体120响应于由控制器收到的用户转向输
入而旋转，并且因此，减震器300和连杆单元200(该减震器和该连杆单元与转向单元100接合)与转向单元100一起沿对应于车轮400的转向输入的方向整体地旋转。
67.图5a示出了本公开的连杆单元200的离地间隙调节单元230。
68.离地间隙调节单元230设置在第一上臂210与第二上臂220之间，并且被设置在转向单元100下方。离地间隙调节单元230包括固定支架231和导向支架232，该固定支架位于第一上臂210的开口中，该导向支架位于第二上臂220的开口中。距离调节螺纹件233被配置成在其一端处被固定到固定支架231的状态下旋转并且被设置成穿过导向支架232。距离调节螺纹件233的外表面与导向支架232中的通孔的内表面彼此接触。因此，通过距离调节螺纹件233的旋转来改变导向支架232与固定支架231之间的距离，并且因此，改变在第一上臂210与第二上臂220之间形成的角度。
69.距离调节螺纹件233的位于固定支架231处的一端与高度调节部234接触。高度调节部234被配置成响应于控制器的请求而产生距离调节螺纹件233的旋转力。
70.此外，第一上臂210和第二上臂220布置成相对于转向单元100在高度方向上的中心线彼此对称。随着第一上臂210和第二上臂220更加靠近彼此地移动，距离调节螺纹件233被移动成更加远离转向单元100的下表面。距离调节螺纹件233的至少一部分位于导向件235内，该导向件穿过转向单元100。导向件235用于根据第一上臂210与第二上臂220之间的距离的变化来引导距离调节螺纹件233在高度方向上的位置变化。
71.如图5b所示，固定支架231包括固定突出部236，该固定突出部形成在固定支架的面向第一上臂210中的开口的内表面的两个相背对的侧表面上。由于固定突出部236，在第一上臂210的角度改变时，固定支架231旋转同时保持垂直于距离调节螺纹件233。
72.高度调节部234位于固定支架231的外表面上并且使用传动装置(gear)与距离调节螺纹件233的一端接合，使得距离调节螺纹件233通过高度调节部234的旋转力来旋转。
73.距离调节螺纹件233相对于固定支架231中的通孔以及导向件235自由旋转。然而，因为距离调节螺纹件233与位于导向支架232中的通孔的内表面接触，所以当距离调节螺纹件233旋转时，导向支架232沿距离调节螺纹件233的纵向方向移动。
74.图5c示出了作为本公开的另一实施方式的距离调节螺纹件1233，该距离调节螺纹件被实施为齿条传动装置。
75.距离调节螺纹件1233包括被形成为齿条传动装置的区域，并且该齿条传动装置的区域与设置在高度调节部1234的驱动轴上的小齿轮传动装置接合。
76.包括齿条传动装置的区域的距离调节螺纹件1233穿过固定支架1231和导向支架1232。因此，当高度调节部1234的小齿轮传动装置旋转时，导向支架1232与固定支架1231之间的距离改变。
77.如图5d所示，导向支架232包括导向突出部237，导向突出部形成在该导向支架的面向第二上臂220中的开口的内表面的两个相背对的侧表面上。导向突出部237用作导向支架232的旋转轴。导向支架232中包括通孔，该通孔的内表面与距离调节螺纹件233接触。
78.当距离调节螺纹件233旋转时，导向支架232沿距离调节螺纹件233的纵向方向移动。此时，导向支架232围绕导向突出部237相对于第二上臂220的运动旋转，并且因此保持垂直于距离调节螺纹件233。
79.总而言之，如图5b至图5d所示，固定支架231和导向支架232在彼此平行的状态下
面向彼此，并且在距离调节螺纹件233旋转时，导向支架232沿距离调节螺纹件233的纵向方向移动。此外，第二上臂220和第一上臂210响应于导向支架232的移动而同时移动，从而使得第二上臂与第一上臂之间的距离改变。
80.此外，因为固定支架231和导向支架232可相对于第一上臂210中的开口的内表面以及第二上臂220中的开口的内表面旋转，所以无论距离调节螺纹件233是否转动，固定支架231和导向支架232总是在彼此平行的状态下面向彼此。
81.图5e示出了导向件235，该导向件被配置成根据第一上臂210与第二上臂220之间的距离变化引导距离调节螺纹件233在高度方向上的位置变化。
82.导向件235与距离调节螺纹件233的被定位在固定支架231与导向支架232之间的部分接合并且穿过转向单元100。当距离调节螺纹件233旋转时，由第一上臂210和第二上臂220以及转向单元100形成的角度改变，并且因此，距离调节螺纹件233在高度方向上移动。为了引导距离调节螺纹件233在高度方向上的移动，导向件235被设置成穿过转向单元100。
83.当距离调节螺纹件233旋转使得第一上臂210的远端和第二上臂220的远端远离彼此地移动时，距离调节螺纹件233在高度方向上向下移动，而导向件235沿距离调节螺纹件233移动的方向与距离调节螺纹件233整体地移动。
84.另一方面，当距离调节螺纹件233旋转使得第一上臂210的远端和第二上臂220的远端靠近彼此地移动时，距离调节螺纹件233在高度方向上向上移动，而导向件235沿距离调节螺纹件233移动的方向与距离调节螺纹件233整体地移动。
85.即，导向件235被设置成穿过转向单元100，以便引导距离调节螺纹件233在高度方向上的运动。
86.图6是示出了根据本公开的实施方式的独立式悬架系统10中的衬套的接合位置的视图。
87.在车辆行驶时，在横向方向上产生侧向力，并且该侧向力被施加在车轮的内侧，于是发生与之对应的束角变化。该束角变化是车辆转弯时与行驶稳定性有关的因素。为了应对束角变化，本公开的独立式悬架系统10包括多个衬套，这些衬套被设置在第一减震器310和第二减震器320在车轮400的相对的侧表面上与车轮400的中心轴接合的位置处以及第一减震器310和第二减震器320与第一上臂210和第二上臂220接合的位置处。
88.具体地，车轮衬套330被设置在第一减震器310和第二减震器320与车轮400的中心轴接合的位置处，支撑衬套240被设置在第一减震器310和第二减震器320与第一上臂210和第二上臂220接合的位置处。
89.车轮衬套330和支撑衬套240的刚度可以被设定成能够与减震器300的弹簧刚度一起控制车轮400的正束角或后束角以及车轮400的正外倾角或负外倾角。
90.即，本公开的独立式悬架系统10包括由四个杆组成的减震器300以及设置在六个位置处的衬套，并且因此在车辆行驶或制动时能够控制车轮的正束角/后束角以及外倾范围。
91.图7示出了独立式悬架系统10的操作，其中通过连杆单元200的离地间隙调节单元230来改变转向单元100与车轮400之间的距离。
92.当距离调节螺纹件233在一个方向上旋转使得固定支架231和导向支架232最远离彼此时，转向单元100在高度方向上移动到最低位置，并且因此最靠近车轮400。此外，第一
上臂210和第二上臂220在纵向方向上彼此相距最远，并且减震器300基本上水平定向，由此减震器300的振荡程度被最小化。因此，车辆能够在行驶的同时保持柔和的乘坐舒适性。
93.另一方面，当距离调节螺纹件233在相反方向上旋转使得转向单元100距车轮400最远时，第一上臂210和第二上臂220被定位成最靠近彼此。此时，如图7中的右图所示，第一上臂210和第二上臂220基本上在高度方向上直立定向。
94.在车轮400与转向单元100之间的距离被最大化的状态下，减震器300基本上在高度方向上直立，并且减震器300的振荡程度增加。因此，减震器300可以吸收由道路状况而导致的大多数冲击。
95.如上文所述，在本公开的独立式悬架系统10中，通过由高度调节部234产生的旋转力来改变第一上臂210的一端与第二上臂220的一端之间的距离，并且因此，改变减震器300的冲程比，从而有效地应对各种行驶环境。
96.如通过上述描述中显而易见的，本公开通过上面的实施方式并且通过配置和组合以及使用关系来提供下列效果。
97.本公开的独立式悬架系统能够根据车辆行驶的环境来改变车身与车轮之间的距离，从而改善乘坐舒适性。
98.另外，本公开的独立式悬架系统沿三条轴线具有足够的刚度，从而表现出改善的转弯稳定性和高制动性能。
99.以上描述是对本公开的说明。以上公开内容旨在说明和解释本公开的优选实施方式，并且本公开可以在各种其他组合、修改和环境中使用。换言之，可以在本文所公开的本公开的构思的范围内、在本公开的等同范围内以及/或者在本领域的技能知识内对本公开进行改变或修改。所述实施方式示出了本领域中实施本公开的技术构想的最佳状态，并且可以根据本公开的具体应用和用途的需求对所述实施方式进行各种改变。因此，以上描述并非旨在将本公开限制于这些实施方式。所附权利要求应被解释为涵括其他此类实施方式。