CN101336170A - 用于汽车的独立的车轮悬架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车轮(2、3)的独立悬架，它包括：车轮纵向摆臂(6、7)、横向控制臂(12、13)以及在车轮纵向摆臂(6、7)与汽车之间的另一些连接装置，车轮纵向摆臂一端与汽车铰接，另一端与轮架(4、5)固定连接；横向控制臂与汽车以及与轮架(4、5)铰接；所述另一些连接装置的铰接点(22、27)相对于横向控制臂(12、13)的铰接点(14、16)错开，这导致与弹跳相关的对车轮前束和车轮外倾的调整。所述另一个连接装置分别是一个大体沿汽车横向设置的板簧(20、25)，板簧的一端(21、26)牢固夹紧在汽车上，而其另一端在铰接点(22、27)与车轮纵向摆臂(6、7)铰接。板簧(20、25)在汽车中心面内互相连接(30)。

Description

用于汽车的独立的车轮悬架
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的轴的车轮的独立悬架，它对于每个车轮的组成部分而言包括：车轮纵向摆臂，它一端与汽车或副车架或辅助车架铰接，另一端与轮架固定连接；横向控制臂，它一端与汽车铰接以及另一端与轮架铰接；以及在轮架/车轮纵向摆臂与汽车之间的另一个连接装置，该连接装置的在轮架/车轮纵向摆臂上的铰接点相对于横向控制臂的铰接点错开。
背景技术
可以涉及前轴或后轴，驱动轴或非驱动轴。下面有关方向轴线采用汽车制造中常用的符号：x轴＝纵轴线，y轴＝横轴线，z轴＝高度轴线。相应地使用术语x方向、y方向和z方向。
例如由专利文件GB310391已知此类型的一种车轮悬架。它包括上横向控制臂、夹紧在中心作为下横向控制臂的板簧以及用于承受纵向力的车轮纵向摆臂。轮架的铰接点可以是弹性元件或球窝关节。它们上下叠置(因而具有相同的x坐标)，从而使车轮前束不可改变。但是为了改善沿曲线的运转自如性，希望根据弹跳调整车轮前束。此外有利的是，在一侧弹簧有挠度时(在曲线行驶时侧倾)强化这种“自行转向性能”。
通常将根据弹跳改变车轮前束的车轮悬架设计为所谓的立体式转向轴，它有大量运动零件以及它们的运动性并非一目了然。它们既昂贵又需要许多结构空间，相关的弹簧和稳定器也是如此。
发明内容
因此本发明要解决的技术问题是，创造一种尽可能简单和便宜的车轮悬架，它避免上述缺点并尽管如此提供车轮前束(和还有车轮外倾)根据弹跳的调整，总之，它在所有的行驶状态下保证最佳的行驶性能。
按照本发明上述技术问题是这样解决的，即，所述另一个连接装置是基本上沿汽车横向设置的板簧，板簧的一端牢固夹紧在汽车上，而它的另一端与轮架/车轮纵向摆臂铰接；以及，板簧在轮架/车轮纵向摆臂(当然两者互相是固定连接的)上的铰接点比横向控制臂的铰接点离车轮纵向摆臂在汽车上的铰接点更近。
通过一端固定连接以及另一端铰接但不能沿汽车横向移动，板簧同时成为另一个横向控制臂和弹性件，所以不再需要笨重的螺旋弹簧。此外，用一端牢固夹紧和弯曲的板簧其优点是，它的另一端不沿圆弧运动，因为板簧的有效长度在曲率减小时增大。
由于横向控制臂的铰接点和板簧的铰接点沿z方向彼此错开，在铰接点适当选择不同轨迹曲线时，达到铰接点沿y方向取决于弹跳的不同位移并因而首先根据弹跳调整车轮外倾。但由此也达到轮架沿y方向移动，由于车轮纵向摆臂与汽车铰接，这导致车轮前束发生期望的改变。通过板簧在轮架/车轮纵向摆臂上的铰接点比横向控制臂的铰接点离车轮纵向摆臂在汽车上的铰接点更近(权利要求3)，增强板簧在弹跳时对车轮前束改变的影响。总之，由此获得一种具有少量廉价构件和需要小的空间的结构，但它的运动学导致一种取决于弹跳的自转向性能。
板簧和横向控制臂在轮架上的铰接点的选择有各种可能性：板簧的铰接点可以沿z方向比横向控制臂的铰接点更高或较低，也就是说或板簧在下以及横向控制臂在上，或反之。铰接点沿y方向的位置可以通过恰当设计轮架/车轮纵向摆臂在一定范围内选择。因为可变的车轮前束影响汽车的自转向性能，所以在选择铰接点时还应当考虑，究竟是涉及前轴还是后轴以及是驱动轴还是非驱动轴。本发明的轴结构可以不改变地使用于驱动轴和非驱动轴，这对于按选择配备全轮驱动或非全轮驱动的汽车而言是一个突出的优点。
优选地，板簧在轮架/车轮纵向摆臂上的铰接点比横向控制臂的铰接点处于更低的位置(权利要求2)。和与之相反的情况相比，这在运动学和节省空间方面更加有利，因而不仅横向控制臂而且通常凸弯的板簧可以比较远地在上方铰接或夹紧在汽车上或副车架上。由此汽车有大的离地最小间隙以及在驱动轴的情况下有可能安置车轴差速器。
尽管板簧可通过绕其纵轴线的微小扭力与车轮纵向摆臂的摆动相适应，但有利的是，车轮纵向摆臂与汽车可绕横轴回转的连接装置以及在板簧与轮架/车轮纵向摆臂之间的铰接装置是可有限角向运动的第一弹性衬套(权利要求3)。希望衬套的弹性仅涉及角度，不涉及距离。
按照本发明的扩展设计，板簧比轴的二分之一轮距长并在汽车的纵向中心面内与同一根轴上另一个车轮的板簧沿z方向连接(权利要求4)。由此在同向的弹跳时提供使用这两个板簧的全长，但在不同向的弹跳时(在转弯行驶的情况下)只有板簧直至其与另一个板簧连接点的那一部分提供使用，从而在此第二种情况下板簧较短并因而“较硬”。由此起稳定器的作用，所以不需要单独的稳定器。
虽然单独就稳定器的作用而言已经由JP09-076715A1已知，但在那里既不打算也不能达到改变车轮前束，因为板簧与轮架是固定连接的。反之，在本发明中车轮前束不仅可变，而且除此之外还取决于弹跳的方式：在一侧弹跳时(在转弯行驶时)，运动学有效的板簧部分只有一半长，从而比在同向的弹跳时更强地改变车轮前束。
特别实用和节省空间的是，当在俯视图中两个板簧与汽车横向(y方向)成一个锐角(权利要求5)的情况下转换这两个板簧的相互作用。因此它们在汽车的纵向中心面内交叉，以及它们及其在轮架/车轮纵向摆臂上的连接可以结构相同。
由此可以实现两个板簧在汽车纵向中心面内特别简单的连接。所述连接优选地通过扣环实现(权利要求7)。扣环指的是环或夹子，它在所述位置围绕并压紧两个板簧，以及为了装配和修理的目的可以拆卸。扣环当然只需要将两个板簧互相连接在一起，在同向的弹跳时它随板簧运动。板簧用塑料制造(权利要求8)，它们最好设计为单块板和由适用的通常纤维增强的塑料制成。
附图说明
下面借助附图说明和解释本发明。其中：
图1表示具有按照本发明的车轮悬架的轴的轴测图；
图2表示图1的俯视图；
图3表示图1的侧视图；
图4表示图3中局部IV的放大详图；
图5表示处于中立位置时图1的正视图；以及
图6表示处于一侧弹跳的状态。
具体实施方式
图1、图2、图3涉及后轴，其行驶方向用附图标记1表示。没有表示汽车本身。右轮2和左轮3的悬架和它们的轮架4、5当然是对称的。轮架4、5与车轮纵向摆臂6(右)、7(左)固定连接或是一体的。车轮纵向摆臂6、7在这里是弯管形式的空心体，它们可在由第一弹性衬套8、9构成的铰接点内回转地铰接在汽车上。第一弹性衬套允许在x-z平面内绕销子8′旋转和车轮纵向摆臂6、7在x-y平面内略微回转，以及当车轮外倾变化时在y-z平面内旋转。也可以取代衬套使用球窝关节。此外设置横向控制臂12、13。右横向控制臂12借助球窝关节在铰接点14铰接在轮架4上或车轮纵向摆臂6上。铰接点14比较高并因而布置在车轮纵向摆臂6的一个延伸段24上。横向控制臂12的内端同样借助球窝关节15铰接在没有示出的车体上。所述的这些情况同样出现于左横向控制臂13、其外部铰接点16(图2)及其内部铰接点17。
作为汽车与车轮纵向摆臂6或与轮架4之间的另一个连接装置是按照本发明设置的板簧20。它将一端借助固定夹紧装置21与汽车连接，以及将其另一端借助角向弹性的第二衬套22铰接在车轮纵向摆臂6的位置较低的悬臂23上。板簧20比轴的二分之一轮距长，也就是说，它越过汽车的纵向中心面50到达其另一端，直至在汽车另一侧的车轮纵向摆臂7的弹性衬套9附近。左板簧25在固定夹紧装置26内与汽车连接，以及将其另一端通过第二弹性衬套27(图2)和悬臂28(图5)与左车轮纵向摆臂7连接。
板簧20、25是凸弯的以及分别由一块用恰当和必要时增强的塑料制成的板构成。这两个板簧20、25大体沿汽车横向布置，优选地在x-y平面内相对于汽车横向按锐角29(图2)向前定向。由此使它们在俯视图中在纵向中心面内互相交叉。在那里它们借助扣环30互相连接在一起。当两个车轮2、3同向弹跳时，所述的连接可导致板簧20、25沿其全长变形，在这种情况下板簧的用扣环30连接的部分可以共同抬高和下降。然而若这两个车轮2、3反向弹跳，则板簧20、25只能变形到扣环30为止。因此只有略大于板簧二分之一的长度可供使用，从而使它们刚性加大。由此达到稳定器的作用。
图4为了看得更加清楚放大示出了扣环30，它只在纵向中心面内将两个板簧20、25互相连接在一起。扣环30由上部37和下部38组成，它们用仅象征性表示的螺栓39固定在一起。
下面借助图5和图6说明本发明车轮导向系统的运动学。在图5中轴处于基本位置。横向控制臂13的铰接点16作为轨迹曲线是半径51和中心17的圆52。在两个车轮2、3同向弹跳时，板簧25的铰接点27描绘出一个轨迹曲线54，由于板簧25的弓形，所以这一曲线并不是圆弧。轨迹54曲率半径53的中心大约在板簧25的夹紧装置26内。当车轮3反向或单方面弹跳时，板簧25的铰接点27描绘出一条具有曲率半径55的轨迹56，它的中心大体处于汽车的纵向中心面50内。由这些轨迹曲线可以看出，在所述的弹跳时，铰接点16、27的y坐标(通过在y轴上的点58、59描述)改变。沿y方向点58与59之间的距离决定所涉及的车轮3的车轮外倾(图6中61)。
图6在图中右半部分表示车轮3的悬架处于弹跳状态，这用星号(*)表示。横向控制臂13*的铰接点16*有y坐标59*，它在这里由于弹跳只有小量变化以及大体上与点59叠合。板簧25*的铰接点27*沿y方向移动，使其y坐标从点58转移到点58*。由此改变了车轮3的车轮外倾角61。
但由于所述的运动学也使车轮前束(它在图2中表示在右轮2上并在那里用62表示)改变。这在图6中可以直接看出，但只能看到车轮3中作为一个窄条63的车轮侧面。不过借助画在y轴上的点完全可以理解。由于弹跳，铰接点16*微量地从59移到59*以及铰接点27*明显地向外从58移到58*。由此车轮3*也小量地向外移动。因为车轮纵向摆臂6在汽车上沿y方向位置很靠前的铰接点的坐标60并没有移动，所以改变了车轮3*的车轮前束。

Claims (7)

1.一种用于汽车轴的车轮(2、3)的独立悬架，它对于每个车轮而言包括：
a)车轮纵向摆臂(6、7)，该车轮纵向摆臂一端与汽车或汽车的一个部分铰接，另一端与轮架(4、5)固定连接，
b)横向控制臂(12、13)，该横向控制臂一端与汽车铰接以及另一端与轮架(4、5)铰接，以及
c)在轮架/车轮纵向摆臂(4、5、6、7)与汽车之间的另一个连接装置，该连接装置在轮架/车轮纵向摆臂(4、5、6、7)上的铰接点(22、27)沿z方向相对于横向控制臂(12、13)的铰接点(14、16)错开，
其特征在于：所述另一个连接装置是基本上沿汽车横向设置的板簧(20、25)，板簧的一端(21、26)牢固夹紧在汽车上，而它的另一端在铰接点(22、27)与轮架/车轮纵向摆臂(4、5、6、7)铰接；以及，板簧(20、25)在轮架/车轮纵向摆臂(4、5、6、7)上的铰接点(22、27)比横向控制臂(12、13)的铰接点(14、16)离车轮纵向摆臂(6、7)在汽车上的铰接点(8、9)更近。
2.按照权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，板簧(20、25)在轮架/车轮纵向摆臂(4、5、6、7)上的铰接点(22、27)比横向控制臂(12、13)的铰接点(14、16)处于更低的位置。
3.按照权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，在车轮纵向摆臂(6、7)在汽车上的铰接点(8、9)内以及作为板簧(20、25)与轮架/车轮纵向摆臂(4、5、6、7)之间的铰接装置采用可小量角向运动的弹性衬套(8、9、22、27)。
4.按照权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，一个车轮的板簧(20、25)比轴的二分之一轮距长并穿过纵向中心面到达汽车另一侧以及在纵向中心面内与同一根轴上另一个车轮的板簧(25、20)连接(30)。
5.按照权利要求4所述的独立悬架，其特征在于，在俯视图中板簧(20、25)与汽车横向(y方向)成一个角度(29)。
6.按照权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，板簧(20、25)在汽车的纵向中心面内通过扣环(30)互相连接。
7.按照权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，板簧(20、25)用塑料制成。
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