CN101563244A - 车轮悬架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车的车轮悬架，包括支承车轮(1)且两部分地构成的轮架(2)，所述轮架的第一部分(3)与第二部分(4)铰接连接，其中，为将所述轮架(2)的第一部分(3)与所述轮架(2)的第二部分(4)相连而设置了至少一个平衡机构(5、6)。按本发明，车轮(1)具有由稳定器(7)构成的、与在汽车的横向上观察位于对置的汽车侧面的车轮连接的有效连接装置。所述稳定器(7)与所述平衡机构(5、6)铰接连接。

Description

车轮悬架
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的车轮悬架。
背景技术
汽车的车轮悬架尤其对舒适性和安全性有着重要的意义。因此必须最优地平衡作用到车轮悬架上的干扰影响。
转弯行驶时，由于汽车车身上的离心力而产生了一种被称为摆振的倾斜。这导致汽车车身朝弯道外侧方向运动。此时车重主要由位于弯道外侧的车轮承载，而位于弯道内侧的车轮则卸去相同程度的负重。由于车辆轮胎的负荷过度加大，尤其出现在弯道外侧车轮上并被称为“外倾”的这种车轮相对路面的倾斜会导致轮胎过早磨损。此外可以确定的是，通过车轮的外倾提供一种较小的侧向力势。出现在车轮上的外倾因而导致轮胎的支承面发生改变，从而使车轮失去与地面的重要附着。
迄今已知的双横向导向件悬架轴通过对车轮位置施加影响，即通过生成一个反向的负外倾角来平衡这个外倾角，其中所述负外倾角可通过横向导向件的长度和/或定向的不同来实现。但在汽车直线行驶时，例如在驶过地面不平处时，会出现单个车轮在单侧的压缩，这是有缺陷的。
为减少车身在转弯行驶时的摆振，普遍已知的是，将在汽车横向上观察彼此对置的车轮通过稳定器相互耦合。稳定器因而在弯道外侧受压的车轮与弯道内侧回弹的车轮之间生成一种连接，从而到达减少压缩运动的目的。可使用例如由U型弯曲的棒条组成的机械设备作为稳定器，其中，该U型稳定器的开放端部与车轮连接。这种稳定器因而起到扭棒的作用并生成与车轮偏转反向的扭矩。
此外公开了装配有致动器的主动且可控的稳定器。这类可控的装置特别用于越野车并具有让稳定器的半部分离的开关单元。这种分离对优化汽车在崎岖路段内的操纵而言是必要的。由DE 102005013769A1例如可知一种用于汽车的可控的稳定器，它除了能使稳定器的半部分离外，还额外具有减震装置。
稳定器的端部大多不是直接安装在车轮上的，而是通过耦合件实现，这种耦合件通常是摆动支承装置。可控的变型方案对这种摆动支承装置来说也是已知的。为此仅例如参考DE 102004025807A1。
由US 6,929,271B2已知一种用于汽车的车轮悬架。这种车轮悬架具有用于校正车轮位置如车轮倾角的稳定器，其中，既设置了在两个彼此对置的车轮即车辆两侧车轮间的连接装置，又设置了在前车轮与后车轮之间的耦合装置。在该解决方案中具有集成在汽车稳定器中的双重作用的活塞气缸单元，它例如在弯道行驶中使得不希望的车轮运动被平衡。由US 6,929,271，B2公开的车轮悬架具有横向导向件，该横向导向件铰接地与支承车轮的轮架联接。
这些已知的解决方案的共同之处在于，作用到车轮上的力和由此产生的以外倾方式出现的车轮移位可以通过多个车轮彼此间的耦合而得到平衡。然而这种外倾平衡的结果迄今为止不是很令人满意。此外还可确定的是，除车轮外倾外，尤其在转弯行驶时还出现了一种幅度不大的轮距变化，这种变化对汽车的行驶特性造成了不利影响。迄今为止还没有公开任何值得关注的有关平衡这种附加效应的解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，创造一种用于汽车的车轮悬架，该悬架既能校正外倾角又能保持轮距，且这种车轮悬架还能尽可能应用于不同的车轮悬架方案。
汽车的一种车轮悬架，包括支承车轮且两部分地构成的轮架，轮架的第一部分与第二部分铰接地连接，其中为将轮架的第一部分与第二部分连接而设置了至少一个平衡机构，按照本发明，车轮悬架被进一步如下发展，即，车轮具有由稳定器构成的、与在汽车的横向上观察位于对置的汽车侧面的车轮连接的有效连接装置，并且所述稳定器与所述平衡机构铰接连接。
由现有技术公开的、具有被动运动学调整装置的车轮悬架的缺陷在于，特别在转弯行驶时出现车轮支承点在汽车方向上的移动。由此产生的轮距变小导致车身的摆振加大。轮距的这种被视为不利的变化以及车轮的外倾在按本发明的解决方案中几乎可以完全被平衡。在此，车轮在转弯行驶时也具有最佳的车轮支承面。这使得车轮和地面间的静摩擦加大，从而大幅提升安全性并首先兼顾到汽车的驾驶舒适性。
与传统的车轮悬挂***相比，所作的改进在于安装在分离的轮架上的稳定器。按本发明将轮架分成两部分的实施方案使得轮架的各部分可彼此相对运动。转弯行驶时出现在车轮上的正外倾角即车轮与道路表面形成的角度通过这种解决方案会转变成一种与之相反的、即负的外倾角，从而使车轮即使在转弯行驶时也具有几乎垂直的取向。
与本发明第一种设计方案对应的是，建议车轮悬架具有靠近地面的下方平衡机构和在高度位置上错开的上方平衡机构。按照本发明，这些平衡机构用于将轮架的各个部分彼此耦合并实现它们的相对运动。此外，这些平衡机构还可以用于连接轮架的其它基本元件，如用于安装横向导向件。在当前情况下，特别有利的是将稳定器安装在上方平衡机构上。因而杠杆比以及对车轮的影响可设计得特别有利。
除传统的稳定器外，即除了本文开头业已说明的例如可由多个棒状元件构成的稳定器外，在按本发明的解决方案中还能使用包含主动元件的稳定器。因此本发明的扩展设计为，在按本发明的车轮悬架中使用主动稳定器。与传统的机械式稳定器相比，借助主动稳定器可产生更大的作用力，因而可以加大车轮的外倾调整。此外，主动稳定器还允许各种构件在空间方位上有利地连接。
与平衡机构连接的稳定器不必强制性地直接安装到平衡机构上。更确切地说，在按本发明的车轮悬架中，也能有利地转换成稳定器的间接固定。在此，稳定器和平衡机构间的连接装置可由耦合件构成，其中可使用摆动支承装置作为耦合件。采用这种解决方案，在本发明车轮悬架的框架内可以从本质上改进运动学关系。
本发明的另一种设计方案是，耦合件是主动耦合件。使用主动耦合件使得车轮悬架的特性同样可以得到如之前对主动稳定器所作的说明一样的优化。
有利的是，可特别使用旋转导向件作为平衡机构，其中，旋转导向件可以分别是有三个活节的三角导向件或有四个活节的四点导向件。旋转导向件或平衡机构充当的是在车轮悬架内实现了运动的传递的元件。
可使用球形活节、旋转活节或弹性活节作为活节。弹性活节也可公开为弹性轴承。
附图说明
下面借助附图详细解释本发明。所示实施例并不是对所示方案的限制，而是仅用来解释按本发明车轮悬架的一些原理。在此，相同的或同类的构件用相同的附图标记标识。为形象地说明按本发明的工作原理，在图中仅极其简略地示出了原理图，图中省略了对本发明不是很重要的零件。然而这并不意味着这类构件在本发明的车轮悬架中是不存在的。
附图中：
图1示出了在车轮未偏转的位置中按本发明的车轮悬架的第一种实施方案的简化示意图；
图2示出了在侧向力影响下发生偏转的按图1的车轮悬架；
图3以简化原理图的形式示出了在车轮未偏转位置中按本发明的车轮悬架的另一种实施形式；
图4以未偏转的简化原理图示出了按本发明的车轮悬架的第三种方案；以及
图5是按本发明的车轮悬架的第四种实施形式的简化原理图。
具体实施方式
图1和2中所示的按本发明的车轮悬架是按第一种方案的一种简化结构，其中，图1示出了未偏转的车轮悬架，图2则示出了在侧向力Fs影响下发生偏转的按图1的车轮悬架。这种车轮悬架包括车轮1，车轮1固定在总体以2标识的轮架上即得到可旋转的支承。轮架2由第一部分3和第二部分4组成。轮架2的这两个部分3和4彼此铰接地耦合。在此，这两个部分具有在活节15内的直接连接装置以及通过平衡机构5的间接耦合装置，轮架2的第一部分3在活节5a中以及轮架2的第二部分4在活节5c固定在平衡机构5上。此外，轮架2的第二部分4还具有两个活节13和14，用于分别安装横向导向件9或10。横向导向件9、10本身按照已知方式具有连接到汽车的连接装置且例如可以铰接在汽车车身11上。此外，在横向导向件9上还有一个用于减少经由车轮悬架导入的运动的减震器12。总的来说，在图1和2的车轮悬架中涉及到的是作为双横向导向件-车轮悬架的已知的基本原理。此外，在车架2的第一部分3和第二部分4之间还有一个弹簧16，它促使车架2的这两个部分3和4复位到它们的中立的起始位置。此外，在车轮悬架的按图1所示实施方案的上部平衡机构5处，在活节5b内还安装有一个耦合件8。图示的耦合件8是一种摆动支承装置，用于使稳定器7与车轮悬架间接连接。稳定器7则以本身公知的方式通过稳定器轴承18与汽车车身11连接。对于图1中车轮悬架未偏转的方案而言需要指出的是，车轮1以近似垂直的位置在车辆上定向。在按本发明的解决方案中，结构性地设在该中立位置下的负的外倾角必须不存在，从而使车轮能实际上垂直地定向。在此，车架2的部分3和4相互间也布置成近乎平行。构件彼此间的这种位置例如在汽车直线行驶时产生。
有别于此的是，在图2的结构相同的实施方案中，相同的车轮悬架发生了偏转。正如侧向力在例如转弯行驶时作用到车轮1上一样，车轮1在侧向力Fs的影响下，倾向于离开其垂直位置，具有“正”外倾角。然而按本发明的车轮悬架会最佳地克服这一“正”外倾角。由图2可知，通过车轮1的偏转，在稳定器7中出现一种交错
Figure A20078004706500071
也就是出现一种扭转。扭转导致产生一个迫使弯道外侧车轮返回到其中立结构位置的作用力。这个作用力通过摆动支承装置8传递到平衡机构5上。为了对***进行优化的设计，有利的是，平衡机构上的活节5b是弹性轴承。车轮1通过经由稳定器导入的作用力发生“负”外倾。也就是说，车轮克服基于弯道行驶产生的正外倾角进行运动。车轮1因而在弯道行驶时也具有几乎垂直的取向，轮架2内的运动则被拦截。轮架2的部分3和4此时在轮架2的下方部分中绕活节15偏转。通过稳定器7和摆动支承装置8导入平衡机构5的力的作用使得平衡机构5绕活节5c作旋转运动，从而活节5b在路面方向上运动，也就是在图2中向下运动。该运动近似遵循环形轨迹。通过由此产生的车轮悬架对平衡机构5的上方铰接点5a的影响，轮架2的第一部分3绕铰接点15相对轮架2的第二部分4发生偏转。因此可以实现车轮1的在负外倾角方向上的运动。
在图3中示出的按本发明的车轮悬架的解决方案的实施方案表示的是未偏转的***。与前述车轮悬架不同的是，这种车轮悬架具有一个设计成四点导向件的上方平衡机构5和一个在高度位置上就此错开且设计成三点导向件的下方平衡机构6。车轮1依然固定在轮架2的第一部分3上。轮架2的第一部分3具有在铰接点5a内连接到第一平衡机构5的连接装置。在铰接点5c中，轮架2的第二部分4安装在四点导向件5上。在当前情况下也设计成弹性轴承的活节5b与摆动支承装置8连接。此外在该车轮悬架中还存在设计成耦合件的另一摆动支承装置17。该摆动支承装置17一端安装到上方四点导向件的活节5d上，另一端则固定在设计成三角导向件的下方平衡机构6的活节6b内。下方平衡机构6的活节6a用于将轮架2的第二部分4安装到其下方区域内，并且充当连接到下方横向导向件10的连接装置。活节6a因而就其功能而言与图1和2的实施方案中的活节14一致。设计成三角导向件的平衡机构6的第三活节就是活节6c。该活节用于连接轮架2的第一部分3，其中，这一连接存在于轮架部分3的下部中。上方横向导向件9通过活节13与轮架2的第二部分4相连。与图1和2中说明的车轮悬架相比，图3所示的按本发明的车轮悬架是一种结构复杂的***，但优点在于，就此能进一步优化车轮的外倾特性，而且能减小车轮1的轮距变化。在这种方案中，即使车轮因高速转弯而发生偏转，轮距的变化值也几乎为“零”。
图4示出了按本发明车轮悬架的另一种十分特别的实施形式。这种车轮悬架的基本结构与图1和2中业已说明的***一致。然而有别于此的是，稳定器7具有致动器19。在这种实施形式中，车轮1轮距的变化值也能基本为零，这一点在迄今已知的车轮悬架中尚未实现。与图1和2中说明的车轮悬架相比，图4中的这个方案有针对性地产生了一个更大的负外倾角，因为在主动的稳定器中，可导入的作用力要比在传统的机械式稳定器中更高。图4中的这种实施方案的另一个优点在于，它比车轮悬架的机械式构型需要更少的构件。因而例如仅一个上方平衡机构5就已足够。所以不需要另一个，也就是说不需要下方平衡机构6。在图4中当前实施例中，主动的稳定器7承担图3中下方平衡机构的平衡功能。
图5示出了本发明的另一种实施形式。在此也能使用在图1和2中业已说明的车轮悬架。基本结构与这种***一致。在图5的实施方案中，区别在于，在稳定器7和上方平衡机构5之间有一个主动摆动支承装置20。平衡机构5在此设计成三角导向件。在图5的实施形式中也使用了非常简单的机械装置且仍然省去了下方平衡机构6。在当前仍设计为三角导向件的上方平衡机构5对车轮1的优化调整来说已经足够。
当然也能将图3所示的车轮悬架与主动的元件(稳定器和/或摆动支承装置)结合起来。相应的构件必须费用合理，以便实现轮距变化的最佳减小以及实现车轮1上的最佳外倾。
用附图说明的本发明的原理当然不局限于在此所述的双横向导向件悬架轴(Doppelquerlenkerachse)，而是也能应用在另外的在结构上有所不同的车轮悬挂***中。
附图标记
1车轮
2轮架
3轮架的第一部分
4轮架的第二部分
5平衡机构
6平衡机构
7稳定器
8耦合件
9横向导向件
10横向导向件
11汽车车身
12减震器
13活节
14活节
15活节
16弹簧
17耦合件
18稳定器轴承
19致动器
20主动摆动支承装置
a，b，c，d活节

Claims (9)

1.汽车的车轮悬架，包括支承车轮(1)且两部分地构成的轮架(2)，所述轮架的第一部分(3)与第二部分(4)铰接连接，其中为将所述轮架(2)的第一部分(3)与所述轮架(2)的第二部分(4)相连而设置了至少一个平衡机构(5、6)，其特征为，所述车轮(1)具有由稳定器(7)构成的、与沿汽车的横向观察位于对置的汽车侧面的车轮连接的有效连接装置，并且所述稳定器(7)与所述平衡机构(5、6)铰接连接。
2.按权利要求1所述的车轮悬架，其特征为，所述车轮悬架具有靠近地面的下方平衡机构(6)和在高度位置上就此错开的上方平衡机构(5)。
3.按权利要求1或2所述的车轮悬架，其特征为，所述稳定器(7)是主动稳定器。
4.按前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征为，在所述稳定器(7)和所述平衡机构(5、6)之间的连接装置包括耦合件(8)。
5.按权利要求4所述的车轮悬架，其特征为，所述耦合件(8)是摆动支承装置。
6.按权利要求4或5所述的车轮悬架，其特征为，所述耦合件(8)是主动耦合件。
7.按前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征为，所述平衡机构(5、6)是旋转导向件。
8.按权利要求7所述的车轮悬架，其特征为，所述旋转导向件(5、6)分别是具有三个活节(a、b、c)的三角导向件或具有四个活节(a、b、c、d)的四点导向件。
9.按权利要求8所述的车轮悬架，其特征为，所述活节(a、b、c、d)是球形活节、旋转活节或有弹性的活节。
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