CN103476665B - 双轨车辆的可稍微转向的后轮的独立悬架 - Google Patents

双轨车辆的可稍微转向的后轮的独立悬架 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双轨车辆的借助致动器(10)可稍微转向的后轮的独立悬架，所述车辆的支承车轮的转动支承件(2)通过一个大致沿车辆纵向延伸的纵导杆(1)以及两个前掠地向内主要沿车辆横向延伸的并且在沿车辆纵向观察时处于不同平面中的横导杆(21、22)引导，所述横导杆的远离转动支承件(2)的端部稍微铰接地直接或间接与车身连接。所述转动支承件(2)通过两个沿车辆纵向观察时处于不同高度中的铰链(6、7)与纵导杆(1)铰接连接，使得所述铰链(6、7)描述一个在侧视图中主要垂直延伸的具有负主销偏置距的转向转动轴线(S)，并且每个横导杆(21、22)通过橡胶轴承或具有至少一个微小的转动自由度的铰链(21a、22a)固定在纵导杆(1)上，并且转动支承件(2)在支撑在软的橡胶轴承(11)的情况下还通过转向横拉杆(8)引导，该转向横拉杆与大致设置在中央的并且作用于车辆两个后轮的致动器(10)的大致沿车辆横向可移动的调节元件(9)连接。

Description

双轨车辆的可稍微转向的后轮的独立悬架
技术领域
本发明涉及一种双轨车辆的借助致动器可略微转向的后轮的独立悬架，该车辆的支承车轮的转动支承件通过一个大致沿车辆纵向延伸的纵导杆以及两个前掠地向内主要沿车辆横向延伸的并且在车辆纵向上观察时处于不同平面中的横导杆引导，所述横导杆的远离转动支承件的端部稍微铰接地直接或间接与车身连接。对于现有技术除DE4129643C2外尤其是参见DE3827039A1。
背景技术
在第一篇提到的文献中描述了一种专业界上所谓的中心导杆轴，该中心导杆轴尤其是在被驱动的车轮中体现出有利的运动学性能并且在此要比另外已知的所谓的斜导杆轴更加优势。在第二篇提到的文献中提出一种如何使如此被引导的车轮稍微转向的可能性。在此借助适合地作用于纵导杆的车身侧的轴承上的致动器可调整车轮的前束角。但该已知的布置不仅在车身侧的纵导杆轴承区域中而且在纵导杆的附近需要附加的结构空间用于致动器的水平的可转动性(沿车辆横向)，根据车身的设计在该区域中有可能不能提供所述结构空间。另外不利的是，在双轨车辆上需要两个致动器用于使两个后轮转向，这不仅是昂贵的，而且在控制技术上很难实现。
发明内容
在当前应提出一种在这方面改进的独立悬架或车轴，并且保持这种车轮悬架或车轴的有利的基本的运动学和弹性运动学性能以及基本尺寸(本发明的任务)。
该任务的解决方案的特征如下：双轨车辆的借助致动器可稍微转向的后轮的独立悬架，所述车辆的支承车轮的转动支承件通过一个大致沿车辆纵向延伸的纵导杆以及两个前掠地向内主要沿车辆横向延伸的并且在沿车辆纵向观察时处于不同平面中的横导杆引导，所述横导杆的远离转动支承件的端部稍微铰接地直接或间接与车身连接，所述转动支承件通过两个沿车辆纵向观察时处于不同高度中的轴承或铰链与纵导杆铰接连接，使得所述轴承或铰链描述一个在侧视图中主要垂直延伸的具有负主销偏置距的转向转动轴线，并且每个横导杆通过一个橡胶轴承或一个具有至少一个小的转动自由度的铰链固定在纵导杆上，并且转动支承件在支撑在软的橡胶轴承的情况下还通过转向横拉杆引导，该转向横拉杆与大致设置在中央的并且作用于车辆两个后轮的致动器的大致沿车辆横向可移动的调节元件连接。
与开头所提的DE3827039A1不同，根据本发明实现一个独立于横导杆的车轮侧的铰链的转向转动轴线并且如此提供的附加自由度通过转向横拉杆约束，该转向横拉杆作用于轮架，轮架现在被称为转动支承件，但在功能上与围绕该转向转动轴线相对于纵导杆可转动的轮架没有不同。现在增加的车辆第一后轮的转向横拉杆与在下文中所谓的转向致动器的调节元件连接，并且车辆第二后轮也通过其转向横拉杆与同一(转向)致动器的调节元件连接。根据本发明唯一的并且为两个后轮设置的大致设置在中央的致动器的该一个调节元件或也许两个调节元件例如可以是能够沿车辆横向移动的杆、类似于轿车前轮转向机构中的齿条。致动器可在两个横导杆在车身、轴架或类似物上的内侧铰接处附近设置并且因此需要较小的附加结构空间。
如上所述，转动支承件相对于纵导杆具有大致围绕竖轴的转动自由度。该转动自由度可通过一个合页铰链或两个球铰链或类似的支承装置或铰链实现。致动器的调节运动通过转向横拉杆引起转动支承件围绕转向转动轴线的转动并且因此引起在转动支承件上可围绕其旋转轴线旋转地支承的车轮的转向角。为了实现所述转向转动轴线，例如可一起利用两个外侧的横导杆轴承的螺纹连接来将例如两个定义转向转动轴线的球铰链固定在纵导杆上，这原则上在未在先公开的申请号为102011007283.7的德国专利申请中示出。有利的是，所述两个球铰链或其它设置用于实现转向转动轴线的铰链沿车辆行驶方向看位于两个外侧的横导杆轴承前方，以便使转向转动轴线尽可能靠近车轮中心，由此产生在数值上较小的主销后倾距离，从而确保在转向运动期间车轮支承点较小的横向偏移。
已知中心导杆轴在作用于车轮的制动力下在适合地设计车身侧的纵导杆轴承的情况下表现出稳定性能。例如在EP0052153B1中所描述的，通过使车身侧的纵导杆轴承在以较大分量沿车辆纵向延伸的第一方向(这通常是轴承的径向)上的刚性大于该轴承在与此垂直的以较大分量沿车辆横向延伸的方向(通常是轴向)上的刚性，使得在制动力影响下车身侧的纵导杆轴承点产生大致垂直于两个横导杆稍微朝向横导杆的移动方向，由此车轮稍微进入前束。亦出于结构空间的原因所选择的两个横导杆向内前掠有利于此。
现在为了避免转向横拉杆妨碍中心导杆轴的这种稳定性能，希望在俯视图中将转向横拉杆尽可能平行于两个横导杆设置，但这又出于结构空间的原因大多无法实现。然而，为了能够实现这种具有转向横拉杆的可转向的中心导杆轴的有利的稳定性能，一方面在转向横拉杆的作用链中、即在转动支承件和转向横拉杆和/或在转向横拉杆和致动器的调节元件之间设置相对软的橡胶轴承，在此刚性小于5000N/mm的橡胶轴承被认为是相对软的橡胶轴承。另外，通过在根据本发明的独立悬架上实现负主销偏置距确保车轮在制动力影响下进入前束。该负主销偏置距在此可通过适合地设置决定转向转动轴线的铰链或类似物来实现。
最后，转向横拉杆可选择地至少稍微向内前掠地设置，尽管前掠值、即相对于车辆横向的掠角通常小于两个横导杆的掠角。另外已发现，当转向横拉杆从致动器的调节元件朝向转动支承件稍微升高时，即当转向横拉杆和致动器的调节元件之间的铰链比转向横拉杆的相对置的铰链——转向横拉杆通过该铰链优选在中间连接有所谓的转向横拉杆臂的情况下与转动支承件连接，所述转向横拉杆臂是转动支承件的组成部分或与转动支承件刚性连接——处于车道上方较低的高度中时，可实现有利的前束曲线(关于车轮跳动量的前束变化曲线)。
如上所述，在常见的中心导杆轴上车身侧的纵导杆轴承在以较大分量沿车辆纵向延伸的第一方向(通常是轴承的径向)上的刚性比在与此垂直的以较大分量沿车辆横向延伸的方向(通常是轴承的轴向)上的刚性要大。在常见的不可转向的中心导杆轴中，所述刚性的比值的数量级可以是7：1。在根据本发明的可转向的中心导杆轴中，现在不再需要所述纵导杆轴承沿车辆横向的这种软性，因为在制动力影响下所希望的车轮“前束”现在通过负主销偏置距来实现。现在可辅助地并且有利于提高侧向导向地这样构造车身侧的纵导杆轴承，使得其第一方向(轴承径向)上的刚性不大于以较大分量沿车辆横向延伸的第二方向(轴承轴向)上的刚性的三倍。
另外已发现，通过外侧的、即靠近车轮的转向横拉杆铰接点与已知由车身侧的纵导杆轴承和两个横导杆的顶点决定的根据本发明的独立悬架的瞬时轴线之间的距离也可以以希望的方式影响前束曲线(关于车轮跳动量的前束变化曲线)。在此，该瞬时轴线在车轮相对于车身的弹簧压缩和弹簧伸张运动中越远离外侧的转向横拉杆铰接点，与类似的但不可转向的独立悬架的前束曲线的偏差就越大。理想的是，使转向横拉杆或者说所述转向横拉杆铰接点对于前束曲线的影响尽可能小，这可在外侧的转向横拉杆铰接点处于车身侧的纵导杆轴承中时可实现，但这如开头所述出于多种原因并不值得推荐。将转向横拉杆连同所述致动器靠近轮轴设置——这在短的致动器调节行程方面是有利的，却导致与类似的但不可转向的独立悬架的前束曲线的偏差。然而，可在瞬时轴线的定向设计中适当考虑该偏差，使得所产生的前束曲线再次相应于原始设计、即用于类似的但不可转向的独立悬架的设计。
附图说明
接下来借助实施例进一步说明本发明，图1为具有根据本发明的独立悬架的轿车的根据本发明的后轴的大致沿行驶方向看左半部的空间图，图2为沿行驶方向从后方看的视图，图3为朝车道方向的俯视图，图4为侧视图。
具体实施方式
首先，参见图1用附图标记1表示纵导杆，该纵导杆与一个清晰可见的上侧横导杆21和一个大致位于该上侧横导杆下方的下侧横导杆22一起引导仅通过其车轮中心平面中的圆周线示出的车轮14，该车轮如通常那样固定在轮毂上。轮毂如通常那样通过车轮轴承支承在轮架2中，轮架在当前被称为转动支承件2。轮毂或车轮可由在此未示出的驱动轴驱动、即围绕车轮旋转轴线4进行旋转。
大致沿汽车纵向或者说行驶方向F——所述行驶方向作为箭头被示出于车辆或后轴的纵向中心平面中——延伸的纵导杆1以其前端部通过轴承12铰接在未示出的车身上，从而允许车轮14沿垂直方向的弹簧压缩和弹簧伸张运动。在其车轮侧的端部区域中在纵导杆1上设置一个细节不可见的支承板结构，该支承板结构沿垂直方向延伸，使得在该支承板结构上在车轮中心M上方和下方固定有两个轴承或铰链6、7，通过所述轴承或铰链转动支承件2这样与纵导杆1铰接连接，使得铰链6、7决定一个至少在侧视图中主要垂直延伸的转向转动轴线S，转动支承件2可围绕该转向转动轴线相对于纵导杆1转动。另外通过由上述支承板结构加工出的舌片也将两个横导杆21、22的车轮侧的铰链21a、22a固定在车轮中心M的上方或下方(另外，未公开的德国专利申请102011007283.7示出一种类似的、但与当前实施方式不一致的结构的细节)。
上述两个横导杆21、22虽然主要沿车辆横向延伸，但在此在俯视图中以一定的前掠向内(为此参见图3；掠角＝相对于车辆横向的角度，约为20°)延伸，并且在俯视图中如在中心导杆轴中常见的那样两个横导杆21、22大致重叠。如常见的那样两个横导杆21、22在沿车辆纵向观察时(参见图2)处于不同的平面中并且在此位于车轮中心M的上方(横导杆21)或下方(横导杆22)，在此，横导杆21、22仅不相交地延伸向车辆中心。如常见的那样，横导杆21、22借助其远离车轮的在图1中不可见的端部支承在轴架20中。
当然这种车轮悬架的由转向转动轴线S相对于传统的中心导杆轴提供的附加自由度必须被约束，为此设置转向横拉杆8，该转向横拉杆在当前在一侧铰接在刚性固定在转动支承件2上并且因此在一定程度上构成转动支承件组成部分的转向横拉杆臂13上并且在另一侧铰接在转向致动器10(也可仅称为致动器10)的调节元件9上，借助所述调节元件车轮通过适合的控制发生转向、即可调节出希望的车轮前束角。为此调节元件9沿车辆横向根据箭头26移动。在此致动器10大致设置在车辆两个后轮的中央或者说固定在轴架20上并且在一个宽的区域上包围作用于车辆两个车轮或者说车辆后轴的并且例如构造为齿条形式的调节元件9，在此仅可见调节元件的用于转向横拉杆8的端侧容纳部。在调节元件9和转向横拉杆8之间的稍微铰接的连接中设置软的橡胶轴承11(刚性小于5000N/mm)。
为了尽可能减少结构空间需求，所述转向横拉杆臂13局部地在相应构造成空心的纵导杆1中延伸，为此自然在纵导杆1的两个侧壁中设置适合的通孔，在形成足够用于转向横拉杆臂13相对于纵导杆1的相对运动的自由空间的情况下，转向横拉杆臂13可通过所述通孔进入纵导杆的空腔中或离开该空腔。为了能够看到这点，纵导杆1在附图中在一定程度上透明地示出。
不仅在图1中，而且在其它附图中除了真正引导车轮的构件外，还示出这些构件所谓的作用线并且为其标上带撇号的附图标记。为了运动学考察，例如可通过转向横拉杆臂的作用线13'来表示转向横拉杆臂13。另外在图1和3中用正方形来表示车轮支承面A。
在图2中清晰可见，转向转动轴线S通过适合地设置两个铰链6、7(在此只能看到下侧铰链7)这样延伸，使得产生一个负主销偏置距LR，在当前如常见的那样在车轮支承面A或者说车道上测得该负主销偏置距的数量级为35mm。转向转动轴线S的正主销内倾角在此约为20°。另外由该附图可见，转向横拉杆8、更确切地说其作用线8'从橡胶轴承11或者说与调节元件9的铰接点起向外朝转向横拉杆臂13稍微升高。在图2中透明地示出上侧横导杆21，以便能够看见沿行驶方向F更靠前的在转向横拉杆臂13和转向横拉杆8之间通过球销铰链15的连接。
在图3中尤其可见转向横拉杆8和其作用线8'以和横导杆21、22的掠形同向的掠形、但却以明显更小的掠角延伸。另外在图3中通过箭头示出车身侧的纵导杆轴承12的不同刚性、即沿轴承12轴向的刚性12a(其以较大的分量沿车辆横向延伸)和刚性12r(其以较大的分量沿车辆纵向延伸，该纵向与车辆行驶方向F同向)。在一种具体的实施方式中，径向刚性(12r)约为轴向刚性(12a)的1.5倍。另外在图3中，在中心平面(＝车轮14)中的车轮圆周线因车轮外倾角而显现为椭圆形。
图4中还示出通过适合定位决定转向转动轴线S的铰链6、7产生的在数值上较小的主销后倾距离N。实际上在此存在主销后倾，但这对于在侧向力影响下行驶性能的稳定是需要的，因为车轮发生前束。
借助根据本发明的独立悬架可在使用一个唯一的转向致动器10的情况下实现中心导杆轴(Zentrallenkerachse)上车轮的转向运动，且不限制这种通常支承不能转向的车轮的中心导杆轴的基本功能并且转向致动机构不需要过多的结构空间。由于与车身的连接相同，有利的是实现与非转向轴的简单的互换性。也可以是被驱动的可转向的轴。

Claims (5)

1.双轨车辆的借助致动器(10)可稍微转向的后轮的独立悬架，所述车辆的支承车轮的转动支承件(2)通过一个大致沿车辆纵向延伸的纵导杆(1)以及两个前掠地向内主要沿车辆横向延伸的并且在沿车辆纵向观察时处于不同平面中的横导杆(21、22)引导，所述横导杆的远离转动支承件(2)的端部稍微铰接地直接或间接与车身连接，其特征在于，所述转动支承件(2)通过两个沿车辆纵向观察时处于不同高度中的轴承或铰链(6、7)与纵导杆(1)铰接连接，使得所述轴承或铰链(6、7)描述一个在侧视图中主要垂直延伸的具有负主销偏置距的转向转动轴线(S)，并且每个横导杆(21、22)通过橡胶轴承或具有至少一个小的转动自由度的铰链(21a、22a)固定在纵导杆(1)上，并且转动支承件(2)在支撑在软的橡胶轴承(11)上的情况下还通过转向横拉杆(8)引导，该转向横拉杆与大致设置在中央的并且作用于车辆两个后轮的致动器(10)的大致沿车辆横向可移动的调节元件(9)连接。
2.根据权利要求1的独立悬架，其特征在于，所述转向横拉杆(8)以微小的前掠向内延伸。
3.根据权利要求1或2的独立悬架，其特征在于，在转动支承件(2)上构造用于铰接转向横拉杆(8)的转向横拉杆臂(13)，使得转向横拉杆(8)从致动器(10)的调节元件(9)朝向转向横拉杆臂(13)稍微升高。
4.根据权利要求1或2的独立悬架，其特征在于，车身侧的纵导杆轴承(12)在以较大分量沿车辆纵向延伸的第一方向(12r)上的刚性比在与第一方向垂直的以较大分量沿车辆横向延伸的第二方向(12a)上的刚性要大，所述第一方向(12r)上的刚性不大于以较大分量沿车辆横向延伸的第二方向(12a)上的刚性的三倍。
5.根据权利要求3的独立悬架，其特征在于，转向横拉杆臂(13)局部地在相应构造成空心的纵导杆(1)内延伸。
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