紧凑型车辆悬架系统的制作方法

背景技术：

1、本发明涉及一种紧凑型车辆悬架系统、以及一种提供优于传统麦弗逊支柱(macpherson strut)的优点的紧凑型车辆悬架和车轮系统。

2、车辆悬架系统执行将车辆与路面不平整部隔离开并且使车辆具有可操纵性的功能。悬架系统有几个要求。悬架系统必须保持车轮和车辆结构之间的关系，使得传输道路产生的力(包括竖直力、横向力和前后力)，以根据驾驶员的需要控制车辆轨迹，并且性能满足当代期望。悬架系统必须既提供竖直顺从性又抑制车身和车轮的竖直运动。悬架系统必须解决车辆系统产生的力，例如制动扭矩(牵引推力)和外倾扭矩(转弯推力)。悬架系统将优选地提供用于驱动轴和用于转向铰接。优选地，悬架系统将提供可接受的组装体积。

3、麦弗逊支柱多年来一直是用于车辆悬架系统的非常流行的解决方案。麦弗逊支柱相对简单且便宜。与双叉形杆式臂悬架系统相比，麦弗逊支柱系统取消了上控制臂。这使得发动机舱的宽度更大，这对于具有横置发动机的小型车辆(例如，大多数前轮驱动车辆)特别有利。麦弗逊支柱系统提供了一种相对简单的方法来设置悬架几何结构。

4、麦弗逊支柱通常承载螺旋弹簧和减振器，车身悬挂在所述螺旋弹簧上。螺旋弹簧同轴安装在减振器上，其中，组合的部件被称为外套螺旋弹簧式减振器。减振器的活塞和杆必须坚固，这是因为所述活塞和杆构成支柱的一部分并且承受制动扭矩和由转弯推力产生的外倾扭矩。实际上，减振器的杆部分向上延伸至车身上的安装架并且形成车辆的非悬挂质量和悬挂质量之间的结构连接。麦弗逊支柱通常使用单个叉形杆控制臂(l臂)，所述单个叉形杆控制臂用作轮毂支架或车轮轴的安装点。这种下控制臂构型提供了车轮的横向位置和纵向位置。l臂具有良好的横向悬架刚度，所述横向悬架刚度有利于车辆的动态性能，并在遇到诸如路面伸缩缝等障碍物时防止车轮后退，从而改善车辆的行驶平顺性。轮毂支架的上部刚性地固定到支柱的底部。从支柱的顶部安装架到控制臂上的底部球形接头的线提供了转向轴线。支柱的轴线可以从转向轴线向内成角度以避开轮胎。通过这种设置，在车辆转向的同时，支柱的底部遵循弧形。

5、麦弗逊支柱为车辆提供重要的结构支撑。然而，在许多车辆中，顶部安装架的位置邻近(即，在正下方)引擎盖，这限制了行人碰撞保护所需的紧急避撞区。麦弗逊支柱还往往需要在车轮上方存在大量空间来组装弹簧。麦弗逊支柱往往会表现出显著的主轴长度，其中转向轴线的中心偏离前轮接地面的中心，从而导致不期望的扭矩转向和制动抖动灵敏度。主轴长度与擦刮半径(scrub radius)直接相关，所述擦刮半径是转向轴线与接地面处的轮胎中心线之间的距离。

6、因此，拥有一种提供麦弗逊支柱的一些优点(例如，使用单个l形控制臂，同时降低扭矩转向和制动抖动灵敏度)的悬架系统将是有益的。以与麦弗逊支柱类似的方式管理制动扭矩和由转弯推力产生的外倾扭矩将很有用。有利的主轴长度将提供更稳定的制动并且减少或消除扭矩转向。此外，允许独立于悬架几何结构来设置主销后倾角(caster angle)将是有利的。这将允许转向几何结构提供依赖于转向角的外倾角增益，从而有助于转弯抓地力并且提供良好的中心转向感觉。提供一种具有重量较轻的减振器的悬架系统也是有用的，其通过消除减振器作为结构支柱的一部分的功能，允许减振器设计有更大的自由度。首先，拥有一种更紧凑的悬架设计会很有用，与其他当代设计相比，其性能可以接受，而且为替代的车辆组装、碰撞结构效率和外部造型创造了机会。

技术实现思路

1、已经发现的是通过将悬架系统中的减振器和支柱的功能分开，可以实现更有利的悬架几何结构。这种构型提供了紧凑且高度特别低的设计，与此同时提供了所需的竖直铰接。这种构型提供了上述优点。这种构型适用于具有常规车轮尺寸以及常规制动器、车轮轴承和转向系统的车辆。这种构型还适用于带或不带驱动轴的车轮。

2、在本发明的主要方面中，紧凑型车辆悬架系统包括滑动式平顺性(ride)运动引导件、下控制臂、以及控制滑动式平顺性运动引导件围绕旋转轴线的旋转的机构。滑动式平顺性运动引导件包括固定引导部分和相对于该固定引导部分以伸缩方式移动的伸缩引导部分。滑动式平顺性运动引导件适于经由固定引导部分固定到轮毂转向节并且经由顶部安装架处的伸缩引导部分可旋转地并且结构上固定到车身，以承受由车辆制动产生的制动扭矩和由车辆转弯推力产生的外倾扭矩(camber torque)。

3、在紧凑型车辆悬架系统的另一方面中，外套螺旋弹簧式减振器在第一端部处可旋转地连接到下控制臂而在第二端部处可旋转地连接到车身，以承受车辆的重量。

4、在紧凑型车辆悬架系统的另一方面中，控制滑动式平顺性运动引导件围绕旋转轴线旋转的机构包括连接到滑动式平顺性运动引导件的固定引导部分并且连接到车身的防倾翻杆。

5、在紧凑型车辆悬架系统的另一方面中，控制滑动式平顺性运动引导件围绕旋转轴线旋转的机构包括连接到滑动式平顺性运动引导件的固定引导部分并且连接到下控制臂的连杆。

6、在紧凑型车辆悬架系统的另一方面中，控制滑动式平顺性运动引导件围绕旋转轴线旋转的机构包括连接到滑动式平顺性运动引导件的固定引导部分并且连接到车身的连杆。

7、在紧凑型车辆悬架系统的另一方面中，滑动式平顺性运动引导件的固定引导部分的臂跨越轮毂转向节。

8、在紧凑型车辆悬架系统的另一方面中，轮毂转向节与滑动式平顺性运动引导件一体形成。

9、在紧凑型车辆悬架系统的另一方面中，车轮的竖直运动由滑动式平顺性运动引导件的滑动轴线和下控制臂的弧限定。

10、在本发明的又一主要方面中，紧凑型车辆悬架和车轮系统包括车轮、轮毂转向节、滑动式平顺性运动引导件、下控制臂、外套螺旋弹簧式减振器、和控制滑动式平顺性运动引导件围绕旋转轴线旋转的机构。滑动式平顺性运动引导件包括固定引导部分和相对于固定引导部分以伸缩方式移动的伸缩引导部分。滑动式平顺性运动引导件经由固定引导部分可旋转地固定到轮毂转向节并且在顶部安装架处经由伸缩引导部分可旋转地并且结构上固定到车身，以承受制动扭矩和由转弯推力产生的外倾扭矩。外套螺旋弹簧式减振器在第一端部处可旋转地连接到下控制臂而在第二端部处可旋转地连接到车身，以承受车辆的重量。

11、在紧凑型车辆悬架和车轮系统的另一方面中，控制滑动式平顺性运动引导件围绕旋转轴线旋转的机构包括连接到滑动式平顺性运动引导件的固定引导部分并且连接到车身的防倾翻杆。

12、在紧凑型车辆悬架和车轮系统的另一方面中，控制滑动式平顺性运动引导件围绕旋转轴线旋转的机构包括连接到滑动式平顺性运动引导件的固定引导部分并且连接到下控制臂的连杆。

13、在紧凑型车辆悬架和车轮系统的另一方面中，控制滑动式平顺性运动引导件围绕旋转轴线旋转的机构包括连接到滑动式平顺性运动引导件的固定引导部分并且连接到车身的连杆。

14、在紧凑型车辆悬架和车轮系统的另一方面中，滑动式平顺性运动引导件的固定引导部分的臂跨越轮毂转向节。

15、在紧凑型车辆悬架和车轮系统的另一方面中，轮毂转向节与滑动式平顺性运动引导件一体形成。

16、在紧凑型车辆悬架和车轮系统的另一方面中，车轮的竖直运动由滑动式平顺性运动引导件的滑动轴线和下控制臂的弧限定。

17、通过使用滑动式平顺性运动引导件来提供车辆的悬挂质量和非悬挂质量之间的结构连接，单独的外套螺旋弹簧式减振器可以紧凑地安装在车辆中。外套螺旋弹簧式减振器在一个端部处安装到下控制臂，而在其第二个端部处安装到车身。

18、通过将车辆的悬架几何结构元件与弹簧和减振器分离，实现了更紧凑的车辆悬架。滑动式平顺性运动引导件连接到转向的轮毂转向节，并且转向几何结构由轮毂转向节的枢转轴线确定。这导致主轴长度较短，从而避免了扭矩和制动转向。此外，轮毂转向节的枢转轴线提供主销后倾角，所述主销后倾角提供依赖于转向角的外倾角增益，这对于转弯抓地力是有利的。优选地，平顺性运动引导件壳体在轮毂转向节和轴上具有稳健跨度，或伸缩引导部分在引导件壳体内具有稳健跨度，以便经由顶部安装架将这些载荷传递到车辆的车身结构，从而提供良好的制动和外倾刚度。由于更紧凑的外套螺旋弹簧式减振器可以装配在更小的体积中，因此车辆的引擎盖下方提供了更多的可挤压空间。由于外套螺旋弹簧式减振器的方向与转向轴线分离，因此可以以任何所需的角度安装，以优化悬架系统在可用空间内的组装。防倾翻杆有利地连接到滑动式平顺性运动引导件的固定至轮毂转向节的部分，以控制运动引导件的旋转。当悬架系统安装在前轮驱动车辆的前轮处时，这是最佳的。替代地，连接滑动式平顺性运动引导件和控制臂的连杆可以执行该功能。另外，可以设置拉杆以将力从转向齿条传递至转向节。

19、没有单独的转向的轮毂转向节的更简单的构型可适用于某些后悬架应用。除了本发明优于标准麦弗逊支柱的优点之外，这种构型还提供了多连杆悬架运动学的某些有益特征，包括轮中心后退，并且其可以构造成提供侧倾不足转向，这是大多数车辆所期望的行为。