CN1419501A - 带有改进防侧倾装置的机动车辆用的挠性轴 - Google Patents

带有改进防侧倾装置的机动车辆用的挠性轴 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一轮轴，其包括铰接在车体上的两个臂(4A，4B)，每个臂上有一个轮轴转向节(5A，5B)并通过至少一个横梁(3)连接，其中由所述横梁提供在两个臂之间的连接包括至少一个由弹性元件(21)形成的嵌接部件(2)，该嵌接部件定位，安置并适合于至少部分保证一个由一臂相对于另一个臂摆动而产生的扭转的反作用力矩。本发明的特征在于，嵌接部件还包括至少一个轴承(22)，用于使得两个臂相对于横梁保持在一个角位置，同时允许因臂的摆动而产生的转动，其转动以扭转的方式反作用于弹性元件(21)。

Description

带有改进防侧倾装置的机动车辆用的挠性轴
技术领域
本发明涉及机动车辆悬架。
本发明尤其涉及带有牵引臂的轮轴，牵引臂通过一个挠性或半刚性横梁连接，每个臂的一个端部支撑一个接收车轮的转向节，而另一端铰接在车体上。
为了以满意的轨迹引导车轮平面，所述横梁应该是挠曲刚性的，以限制臂间的角位置的任何变化，但是所述横梁应该是扭转柔性的以便允许每个臂摆动。
还希望的是，通过一装置实现一臂相对于另一臂回到一中间位置，使该轮轴具有防侧倾的功能。
背景技术
专利EP 0 229 576描述了这样一种半刚性轮轴，通过成形一个单独的金属管，整体地形成臂和横梁。
但是，优化这样的轮轴的全部功能并不容易。
在国际申请PCT WO 97/47486中，一个申请人提出一种挠性轮轴，包括一个横梁和两个牵引臂，两个牵引臂通过由弹性材料制成的两个连接件相连，该轴特别地具有防侧倾功能。这两个连接件，对称布置在一臂的端部，成型并适于产生一个对两臂间的相对摆动起反作用的扭矩。所述连接件，沿着横梁具有预定的刚度，以保证该方向的导向。为了控制运行中的组件的弯曲，横梁包括两个管，一个安装在另一个内，并且各自刚性地固定到一臂上。所述弹性元件容纳在所述两个管之间，各自位于一个臂附近。
这些弹性元件，因其结构，在其轴向和径向上，具有适宜的相对于横梁轴线的抗扭转刚性，以便同时优化车体移动和车轮导向的控制。
人们发现该技术很有前景，但是实现带有两个大部分长度上相互套装的管的横梁，尤其会增加非悬挂件的重量并且间接地增加***格。
发明内容
本发明正是对所述情况做出改进。
本发明涉及一种轮轴，其包括铰接安装在车体上的两个臂，且每个臂上装有一个轮架转向节。该轮轴包括一个安装在所述两个臂之间的一横梁，且由所述横梁在两个臂之间实现的连接至少包括一个由一弹性元件形成的嵌接部件。该弹性元件被定位、安置并适于至少部分保证一个由一臂相对于另一个臂摆动而产生的扭转的反作用力矩。
根据本发明的一般特征，所述嵌接部件还包括一个轴承，其与弹性元件一起用来大致保持两个臂相对于横梁的角位置，且同时允许因臂的摆动而引起的转动，所述的弹性元件扭转地反作用于所述转动。
所述弹性元件实现了轮轴的抗侧倾功能。
根据本发明另一个有利的特征，所述轴承与所述弹性元件通过防止或限制所述横梁的横向变形共同保证变形的导引。这样，所述轴承可以保持每个臂相对于横梁的角位置(在包括该臂和横梁的一平面内)。这样，轴承和弹性元件的共同作用使得可配有一个整体式横梁，或者配有一仅通过将两管件部分地嵌装来制成的横梁。
根据本发明另一有利的特征，轴承与弹性元件一起，在一定的配置中且以限定的方式，通过允许横梁在纵轴方向的变形，还可以保证横梁的变形导引，在轻型半刚性轮轴的情况下，这能够提高轮轴的抗疲劳强度，尤其能提高臂中的横梁的***部分的使用寿命，其将在下面可以看出。
附图说明
本发明更进一步的优点和特征将通过下面的详细说明和附图变得清楚，附图中示出了：
附图1是根据本发明第一实施方式的轮轴的部分平面视图；
附图2是根据本发明第二实施方式的轮轴的部分；
附图3是根据本发明第三实施方式的轮轴的部分；
附图4是提供在图1、2或3中的一个轮轴的一个嵌接部件的详细视图；
附图5是图4中***部分一种变换方式的详细视图；
附图6A和6B是一个特别实施例的***部分的一轴承；及
附图7是根据一个优选实施例的一个整体式***部分的部分视图。
具体实施方式
下面的详细说明和附图是很重要的。它们不只有助于理解发明，而且在必要情况下还有助于使其变得明确。
首先参见附图1，以便描述将要安装在汽车车体上的一轮轴。
该轮轴有一个连接两个悬架臂4A和4B的横梁3。每个臂4A支承一个接收一车轮(未示出)的转向节5A。每个臂的另一端连接到一杆(未示出)，该轮轴可以沿着所述臂相对于车体的摆动或行程轴铰接。在附图1所示的实施例中，两个臂的摆动轴是共线的。
实践中，提供悬架的弹性铰接，围绕着所述类型的每个杆。一个这些铰接的非常有用的实施例在申请WO 97/47486中描述。
在附图1所示的第一实施例中，横梁3由两个管3A和3B形成，其中的一个管部分地装入另一个管。两个管3A和3B共用的长度代表了横梁长度的一小部分，典型的是代表横梁长度的十分之一左右。特别地，管3B一端刚性固定到臂4B，而另一端***所述管3A的第一端，所述第一端与管3B同轴且半径大于管3B。管3A的另一端刚性固定到臂4A。管3A和3B端部与臂4A和4B的固定可由套装、压接、键连接或焊接来实现。根据本发明，轮轴嵌接部件放置在管3A和3B形成横梁3的相应端部之间。
参见附图4或5，该嵌接部件至少由一个轴承22与一个由弹性材料形成的元件21组成。优选地，轴承22位于紧靠着弹性元件21处。
有益的是，元件21由一个橡胶环构成，其内表面和外表面比如通过粘贴或其它方法连接到环状件23和24(附图7)上-例如金属环或金属套筒上。
元件21在轴向或径向的变形特性在这里通过适当地选择橡胶、空腔或位于橡胶环内的加强部分来得到，也可通过选择金属套筒23和24的形状获得。
轴承22在这里是一个球轴承、滚针轴承、圆柱滚子轴承或锥形滚子轴承。
在所述的实施例中，轴承22的内壁和弹性元件21的内套筒24固定到例如横梁的一管3B的外壁60。轴承22的外壁和弹性元件21的外套筒23固定到例如横梁的另一个管3A的内壁61，或固定到一个悬架臂4A(4B)，如下所示。
轴承22和弹性元件21的金属套筒的固定可以通过任何已知的方式实现，例如，压力套装。
在附图7所示的优选实施例中，外金属套筒和/或内金属套筒的轴向长度超过橡胶环，这样，使得轴承22可以连接到其上。因此，嵌接部件是整体的并且易于放入横梁中。有利的是，装配时间大大减少，从而制造成本也大大减少。为此，本发明还在于，提供一个前述类型的整体嵌接部件。
在另一个变型中，橡胶环可以无需借助金属套筒直接固定到金属管3A和3B。
选定宽度的轴承22有一个非常小的固有的径向游隙。所述轴承位于距离弹性环21一选定距离处，用于与所述弹性环一起配合使用，以便随着偏斜来维持臂4A和4B之一相对于横梁3(若必要，由管3a和3b的组件形成)的大致相同的角位置。该角位置被认为是在包括一个臂和横梁的一平面内。
通过对所述设计的半刚性轮轴进行测试，申请人实际上已经发现，对同样的嵌接部件，在轴承和弹性环之间的距离，在保持臂相对于横梁的角位置上是一个重要的参数。这样，该轴承和环之间的距离根据弹性环的刚性有利地选定，以便优化环和轴承的组合。
由于臂相对于横梁的角位置的保持，作用在一个臂和/或另一个臂上的负荷能够改变车轮平面的方向，并促使在横梁(若必要，由管3A和3B的组件形成)上产生弯曲力矩。这些管的截面和材料经受得住弯曲。
这样可以获得良好的车轮导向。
轴承22沿横梁3较大的尺寸通常有极小的固有游隙，这样可以限制横梁在其纵向上的工作变形。可是，如下所示，轴承可以选择得在该方向上具有更大的游隙。
在此，由于横梁3上的臂4A和4B的摆动而引起的扭转作用在这里主要由弹性元件21来承受，弹性元件21的刚性被选定为确保一个对所述扭矩的反作用力矩，管3A和3B由于它们的截面形状和材料，而基本上具备抗扭转的刚性。
因此，可以获得至少与WO 97/47486中所述的一样令人满意的抗扭转和弯曲的刚性，抗侧倾功能由嵌接部件的弹性元件来保证，而车轮的导向功能由轴承和嵌接部件的弹性元件配合作用来保证。
横梁3的构造元件优选由金属、铝或其合金制成。
选择性地，横梁3的构造元件可以由一种包含一由加强纤维充填的树脂的合成材料制成。该材料的轻度尤其适用于需要减少车辆非悬挂部分重量的情况。
在带有一个滚子座的实施例的变型中，轴承22也可以采用两个光滑的环220和221的形式(附图6A和6B)，将其中一个***另一个。它们的接触区域222由于组成材料或进行的表面处理或其间的润滑剂的原因具有很低的摩擦系数。较小的环220也可以在较大的环221中滑动。这些环可以由金属、塑料或其它材料构成。环220的内表面和环221的外表面刚性固定连接到轮轴组成元件上，例如横梁和/或一个或多个臂上。
外环221通过绕横梁的轴线X-X(图1)转动和/或沿该轴线的平移可以相对内环220移动。这些位移的反作用由弹性元件21承受，弹性元件21因而与轴承22配合作用以限制平移。
一个光滑环相对于另一个沿着该纵向轴的可能平移，可以降低臂4A、4B内的管3A、3B的***处的应力峰值，这些峰值在申请WO97/47486中提及。
在另一项变型中，轴承由一个单独的环形成，其内表面刚性固定到壁60(附图4和5)上。这样一个环的外表面可以具有适当的抗磨特性和/或涂覆一层油脂以便减少与壁61的摩擦。
作为附图4所示的实施例的变型，其中嵌接部件2有一个单独的轴承22，可配有一个带有一弹性元件21和两轴承22A和22B(附图5)的嵌接部件。这两个轴承位于弹性元件21的两侧。在该实施例中，每个轴承22A和22B的宽度根据弹性元件21的宽度及其刚度选定。
现在将根据本发明的第二实施例参考附图2描述一轮轴。
在该优选实施例中，横梁3是整体的，由一个单独的管形成，其端部连接到悬架臂4A和4B。在附图2所示的实施例中，管3的端部，通过各自的嵌接部件2A和2B—如附图4或5所示的类型—***到臂4A和4B相应的孔隙中。
在附图2所示的实施例的变型中(附图3)，该整体的横梁3一端被直接刚性地固定到一个悬架臂4A。另一端通过一个包括一弹性元件和至少一个轴承的嵌接部件2连接到另一个悬架臂4B。
在该变型中，横梁受到的不对称的弯曲应力可以通过整体横梁3在其长度上一部分31的适当形状得以减轻。优选的是，管3径向凸起以便在一给定的距离和一足够的长度上，局部地具有一个更有弹性的截面。
显然，本发明不限于所述示例的实施例。它可扩展到其它变型。
显然，在附图2所示的实施例的一个变型中，悬架臂4A和4B可以具有大致圆柱形的杆体，均朝整体横梁3凸出。这些杆体的端部通过相应的嵌接部件2A和2B安装到形成在整体横梁3的管端部。
显然，可以提供多个弹性元件21，例如根据特殊应用需要在单个轴承22的两侧各有两个弹性元件21。
所述弹性材料或刚性材料的环可以是圆柱形、圆锥形或其他形状，以便优化环的机械性能。
更普遍的是，根据本发明的轮轴的嵌接部件可以具有基于轴承和弹性元件的任何其他形状，其能保证同样的防侧倾和导向车轮臂的性能。
显然，所述用于描述附图标记为3A、3B的横向构件的术语“管”应当广义地理解。它所指明的元件通常具有大致的管形、圆柱形或非圆柱形，若必要，可以变直径或沿其长度方向为变截面形状。
在这些示出的实施例中，车轮的臂绕一平行于横梁轴线但偏离于该轴线的一公共轴线摆动。
在未示出的另一个实施例中，车轮的臂可以绕与横梁轴线重合的一轴线摆动。
本发明也适用于将车轮臂固定到车体上的其他装置或布置。
所述类型的轮轴可以有利地应用在客车或卡车的后底盘。该轮轴的简易性使得它可以应用在大量的车上。根据应用需要，可以选择相应的轴承宽度、弹性元件的宽度和/或刚性、形成横梁3的管的刚性，等等。

Claims (11)

1.轮轴，其包括：铰接安装在车体上的两个臂(4A，4B)，且每个臂上装有一个轮架转向节(5A，5B)；和一个横梁(3)，其连接所述两个臂且至少配有一个嵌接部件(2)，所述嵌接部件包括一个弹性元件(21)，所述弹性元件被定位、安置并适于至少部分保证一个由一臂相对于另一个臂摆动而产生的扭转的反作用力矩，其特征在于，所述嵌接部件还包括一个轴承(22)，其与弹性元件一起用来大致保持两个臂相对于横梁的角位置，且同时允许因臂的摆动而引起的转动，所述的弹性元件(21)扭转地反作用于所述转动。
2.如权利要求1所述的轮轴，其特征在于，所述轴承(22)通过允许所述横梁(3)在其纵向上的有限变形来保证对所述横梁(3)变形的导引。
3.如权利要求1或2所述的轮轴，其特征在于，所述嵌接部件还包括两个搭叠的管形件(23，24)，在所述管形件之间容纳着所述弹性元件(21)和轴承(22)，以便形成一个整体嵌接部件。
4.如以上任一权利要求所述的轮轴，其特征在于，所述轴承(22)位于离开所述弹性元件(21)一选定距离处。
5.如以上任一权利要求所述的轮轴，其特征在于，一包括一弹性元件和一轴承的第一嵌接部件(2A)，安装在所述横梁(3)和一个臂(4A)之间，而一包括一弹性元件和一轴承的第二嵌接部件(2B)，安装在所述横梁(3)和另一个臂(4B)之间。
6.如权利要求1至4中任一项所述的轮轴，其特征在于，所述的包括所述弹性元件和所述轴承的嵌接部件(2)安装在所述横梁和一个臂(4B)之间，而所述横梁(3)刚性固定到另一个臂(4A)。
7.如权利要求6所述的轮轴，其特征在于，所述横梁(3)沿其轴线(X-X)具有一选定变化的截面(31)。
8.如权利要求1至4中任一项所述的轮轴，其特征在于，所述的包括所述弹性元件和所述轴承的嵌接部件(2)安装在所述横梁(3A，3B)的两个组成构件之间。
9.如权利要求8所述的轮轴，其特征在于，所述横梁(3A，3B)的两端分别刚性固定到两个臂(4A，4B)。
10.如权利要求8或9所述的轮轴，其特征在于，所述嵌接部件包括位于所述弹性元件(21)两侧的两个轴承(22A，22B)。
11.用于如前述任一权利要求所述的轮轴的整体嵌接部件，其特征在于，所述整体嵌接部件包括一弹性元件(21)和一轴承(22)，以及用来使所述弹性元件(21)和所述轴承(22)保持大致同轴并且彼此相距一选定距离的装置(23、24)。
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