CN101925480B - 反向转向的车辆后轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种反向转向的车辆后轴，该车辆后轴在侧向力作用到固定在车轮支座上的弯道外侧的车轮上时使该车轮支座朝着前束的方向绕着虚拟的主销产生转动运动，该车轮支座通过多个支持元件支承在基本上沿着车辆纵向延伸的轴体上。在车轮中心上方和下方分别设有两个扭转柔性的但抗弯的支持元件，各支持元件在侧向投影内如虚拟的主销基本上相对于垂直方向相同地倾斜；一个上面的基本上沿着车辆横向方向向内延伸的连接支持元件一方面支承在车轮支座上并且另一方面支承在一个上面的扭转支持元件上，该上面的扭转支持元件用其另一个端部支承在轴体上；而一个下面的基本上沿着垂直方向延伸的连接支持元件一方面支承在车轮支座上并且另一方面支承在一个下面的扭转支持元件上，该下面的扭转支持元件用其另一个端部支承在轴体上。优选在车轮中心上方的支持元件和在车轮中心下方的支持元件进行布置并且以优选横截面基本上为U形的纵型材的形式构成，使得沿着车辆横向方向观察上面的支持元件的上面的剪力中心比下面的支持元件的下面的剪力中心明显更靠近轴中心。

Description

反向转向的车辆后轴
技术领域
本发明涉及一种反向转向的车辆后轴。对于已知的现有技术，例如参阅DD 281 154 A5以及DE 103 21 877 B4。
背景技术
已知的是，尤其是复合导杆结构类型但是也可以是纵导杆和斜导杆结构类型的简单的车辆后轴在侧向力影响下可能具有转向过度倾向。此外由上述现有技术已经已知其补救措施。后面提到的DE 103 21877 B4示出一种带有所谓的摆动板的车轮支座支承装置，四个弹性摆动轴承集成在摆动板内。用这种极其昂贵的结构，在侧向力影响下，弯道外侧的车轮朝着前束的方向转向，并且弯道内侧的车轮朝着后束(负前束)的方向转向，由此轴稳定地起作用。相同的情况在按首先提到的DD 281 154 A5的结构简单得多的所谓的反向转向后轴中实现，然而对于在那儿设定的支承车轮支座的板形弹簧元件的工作强度不尽人意。
发明内容
因此本发明应该提供一种相对简单地构成的所谓反向转向的后轴，该后轴满足(例如轿车的)车轴的一般的强度要求，这是本发明的目的。
所述目的的解决方案的特征在于一种反向转向的车辆后轴，该车辆后轴在侧向力作用到固定在车轮支座上的弯道外侧的车轮上时使该车轮支座朝着前束的方向绕着虚拟的主销产生转动运动，该车轮支座通过多个支持元件支承在基本上沿着车辆纵向方向延伸的轴体上，在车轮中心上方和下方分别设有两个扭转柔性的但抗弯的支持元件，这些支持元件在侧向投影内如虚拟的主销基本上相对于垂直方向相同地倾斜，其中一个在车轮中心上方的基本上沿着车辆横向方向向内延伸的连接支持元件一方面支承在车轮支座上并且另一方面支承在一个在车轮中心上方的扭转支持元件上，该在车轮中心上方的扭转支持元件用其另一个端部支承在轴体上，而一个在车轮中心下方的基本上沿着垂直方向延伸的连接支持元件一方面支承在车轮支座上并且另一方面支承在一个在车轮中心下方的扭转支持元件上，该在车轮中心下方的扭转支持元件用其另一个端部支承在轴体上。
因此建议，车轮支座通过至少四个支持元件支承在轴体上，它例如可以涉及复合导杆的纵管或者一般涉及车轮悬架的导杆(纵导杆或斜导杆)。每个所述的支持元件基本上构成为抗弯的但扭转柔性的。在作用在车轮或车轮支座上的纵向力以及垂直力方面，由于如说明的那样设置的各支持元件的抗弯刚度，保证有足够工作强度的支承。然而由于这些元件的扭转柔性，在侧向力的影响下绕着基本上由这些支持元件或其剪力中心构成的、下面还将探讨的主销(也称为转向轴)车轮或车轮支座能产生希望的微小的转动。在此设置四个这样的支持元件在结构上比例如由前面提到过的DE 103 21 877 B4已知的带有四个弹性转动轴承的结构要简单得多，这些支持元件分别通过合适成型的纵型材构成。
关于各基本上抗弯的而扭转柔性的以纵型材也就是说分别带有合适的型材横截面的型棒的形式的支持元件的设计和结构，设置在车轮中心上方的支持元件和设置在车轮中心下方的支持元件优选设计和设置成使得沿着车辆横向方向观察上面的支持元件的剪力中心比下面的支持元件的剪力中心明显更靠近车辆中心或轴中心。换句话说这意味着，每个在车轮中心上方的支持元件的剪力中心沿着车辆横向方向观察值明显与每个在车轮中心下方的支持元件的剪力中心隔开距离。众所周知，型材横截面的剪力中心(也称为横向力中心或扭转静止点)涉及这样一个点，即作用在型材横截面上的横向力的合力必须穿过该点，此时实现无扭转的力作用并且从而应该没有扭转作用到该型材横截面上。
一种优选的型材横截面通过基本上U形的型材构成，该U形型材的剪力中心众所周知地在型材横截面外部且在型材基部下方，用该型材横截面可以良好地实现剪力中心的相应位置，通过剪力中心最后在空间内确定车轮支座的虚拟主销的位置。因此在使用横截面基本上为U形的用于支持元件的型棒时建议，两个设置在车轮中心上方的支持元件、但至少上面的所谓扭转支持元件布置成使得两个侧边沿着车辆横向方向延伸，并且型材基部朝向车辆中心，也就是说型材朝着车轮的方向是开口的。与此相反两个设置在车轮中心下方的支持元件、但至少下面的所谓扭转支持元件应该设置成使得两个侧边沿着车辆横向方向延伸，并且型材基部朝向车辆外侧，也就是说型材朝着车辆中心的方向是开口的。在此必须明确指出，为了获得按本发明的效果使用U型材不是一定必需的，尽管因此可以达到最好的结果。可选地对于支持元件也可以使用横截面为半圆形的型材或型棒或者带有T或L或X横截面或其他合适的横截面的纵型材。(后面在实施例的具体说明中对于“剪力中心理论”参考此前对各支持元件的剪力中心的说明)。
在沿着车辆纵向方向观察时基本上通过两个扭转支持元件限定虚拟的主销，并且可以取决于对它们或对全部支持元件选择的型材横截面基本上沿着上面和下面的扭转支持元件方向延伸。优选各扭转支持元件以及虚拟的主销沿着车辆横向方向平面基本上相对于垂直方向相同地倾斜，以便构成负的横偏距(Lenkrollradius)L，用以获得其原则上已知的优点。尤其是随着这样负的横偏距在制动过程中并且从而在纵向力影响下同样可以产生车轮的希望的转入前束，也就是说车轮或车轮支座可以绕着虚拟的主销朝着前束的方向枢转。
除了所述四个支持元件，车轮支座可以通过至少另一个具有一定柔性的连接元件在主销的旁边优选再一次地支承在所述的轴体上。该柔性允许车轮支座绕着虚拟的主销的希望的枢转运动，该连接元件可以影响所述枢转运动的强度，并且尤其也可以缓冲所述的枢转运动。例如沿着轴向方向柔性的橡胶支承件可以用作为这样的连接元件，其中轴向方向与车轮支座绕着虚拟的主销的转动方向相切地延伸。因此可以调节绕着主销的转动柔性，并且从而也可以调节轴的弹性力学的前束转向性能。如已经提到过的，这样的具有一定柔性的连接元件尤其可以缓冲绕着虚拟的主销的扭转振动，并且此外在制动过程中就可以降低轴的抬起。此外这样的连接元件在车轮上跳时传递力。有利地也可以在此实施轴的轮距调整。必须再次明确指出，不必一定使用橡胶支承件作为这样的连接元件，而是也可以通过合适的结构构件构成该连接元件，该结构构件具有在上述方向上的所述“柔性”。
附图说明
下面借助在附属的原理图中示出的实施例进一步解释本发明。其中：
图1  从左前方斜向观察的按本发明的轴的立体图；
图2  图1的左侧车轮支座(带有支持元件)区域的放大视图；
图3  从内后方斜向观察的图2的车轮支座(带有支持元件)的立体图；
图4  图2的车轮支座(带有支持元件)的侧视图；
图5  沿着行驶方向从后面观察的图2的车轮支座(带有支持元件)的视图；
图6  图5的A-A剖面图；
图7  图5的B-B剖面图。
具体实施方式
首先参考图1-3，用附图标记1示出车辆后轴的车轮支座，其中如图所示，例如可以涉及一种技术人员对其结构原则上已知的所谓的复合导杆轴。所述复合导杆轴对于每个车轮即在左侧和右侧具有各一个基本上沿着车辆纵向延伸的所谓的轴体7，其在此为纵管的形式，两个轴体7通过一个沿着车辆横向方向延伸的、抗弯的但扭转柔性的复合型材8互相连接。
每个车轮支座1通过至少四个支持元件2、3、4、5支承在配属于该车轮支座的轴体7上，其中涉及基本上抗弯的但扭转柔性的、带有在图中基本上U形的型材横截面的纵型材或型棒，为此参见后面对图6、7的解释。此外图中车轮支座通过另一个连接元件6支承在轴体7上，然而该另一连接元件不是一定必需的。
用附图标记4标出的上面的、在车轮中心M或车轮支座1的中心M上方的所谓连接支持元件基本上沿着车辆横向方向延伸，并且一方面支承在车轮支座1上而另一方面支承在一个上面的扭转支持元件2上或与扭转支持元件2固定连接，该扭转支持元件2用其另一个端部支承在轴体7上或者与轴体7固定连接。一个下面的、在车轮中心M下方的连接支持元件5基本上沿着车辆垂直方向延伸，并且一方面支承在车轮支座1上而另一方面支承在一个下面的扭转支持元件3上或与扭转支持元件3固定连接，该扭转支持元件3用其另一个端部支承在轴体7上或者与轴体7固定连接。在此必须明确指出，连接支持元件4和/或连接支持元件5完全可以是车轮支座1的一体的组成部分。
参考在具体实施方式部分之前解释的所谓“剪力中心理论”，上面的扭转支持元件2与连同与之在一定程度上串联的连接支持元件4一起限定虚拟主销S的至少一个沿着垂直方向观察处于上面的点，虚拟的主销由基本上抗弯的但扭转柔性的支持元件2、3、4、5构成并且在图4和5中示出，绕着该主销车轮支座1或固定在该车轮支座上的图中未示出的车轮在作用到该车轮上的侧向力影响下可以略微朝着前束的方向枢转(当涉及弯道外侧的车轮时)或者朝着后束的方向枢转(当涉及弯道内侧的车轮时)。以类似的方式，下面的扭转支持元件3连同与之串联的连接支持元件5一起限定所述虚拟主销S的至少一个下面的点。在这种相互关系中必须指出，通过相应扭转支持元件3、5和相应连接支持元件2、4的结构上的串联有利地构成相应扭转刚度的串联，由此以希望的方式降低总扭转刚度。关于各个支持元件2-5的抗弯刚度，所述抗弯刚度应该分别尽可能地高，因为通过实现的串联降低总抗弯刚度。
如图4所示，其中车辆的行驶方向通过箭头F示出，通过设置四个支持元件2、3、4和5以在侧视图中相对于垂直方向相同倾角限定虚拟的主销S在侧视图中的投影。因此在车轮支承面E上观察产生一个相对于车轮支承点A的提前距离(Vorlaufstrecke)V，该提前距离在作用到在此在弯道外侧的车轮上的在所述附图中垂直于附图平面的侧向力时起到前束转向的作用，并且从而产生转向不足的稳定化的车辆性能。如图5所示，沿着车辆纵向方向观察虚拟的主销S基本上通过两个扭转支持元件2、3限定，并且取决于为它们或为全部支持元件2、3、4、5选择的型材横截面基本上沿着上面和下面的扭转支持元件2、3方向延伸。它们以及虚拟的主销S基本上相同地倾斜，以便构成负的横偏距L，用以获得其原则上已知的优点。如图6所示，为此两个在车轮中心M上方的支持元件2和4设计成使其剪力中心2＊、4＊沿着车辆横向方向观察比在车轮中心M下方的支持元件3和5的在图7中示出的剪力中心3＊、5＊明显更靠近车辆中心(在图6右侧)。如果全部支持元件2、3、4、5的剪力中心在一直线上，那么希望的虚拟的主销在此可以特别精确地产生，然而这实际上是不能完全转化。在对于支持元件2～5使用U形型材时，所述支持元件然而可以相互嵌套地设置，如图中在两个支持元件3和5中实现的，以便可以相对好地满足上述准则。
因此主销S的一个已提及的在垂直方向上位于上面的点直接或间接由上面的支持元件2和4的上面的的剪力中心2＊和4＊产生，并且从而沿着车辆横向方向观察比主销的一个已提及的下面的点更靠近车辆中心(在图6右侧)，该下面的点直接或间接由下面的支持元件3和5的下面的的剪力中心3＊和5＊产生并且优选定位成使其沿着车辆横向方向观察尽可能远地在外侧(在图7左侧)。以相应的方式设计支持元件2、3、4、5，也就是说在此支持元件2、3、4、5的横截面基本上为U形的型材横截面时(带有在两个侧边之间的基部)，上面的支持元件2和4的基部沿着车辆横向方向观察向内朝向车辆中心，而下面的支持元件3、5的基部沿着车辆横向方向观察朝向车辆外侧。例如当下剪力中心3＊、5＊进一步向外(在图7中向左)时，下面的主销点进一步向外偏移，并且横偏距L沿着“负”方向增加，这在制动时具有更强烈的转向不足效果。此外也可以通过支持元件2、3、4、5的壁厚变化改变其扭转刚度或扭转柔性，并且从而改变用按本发明的轴可获得的转向不足效果，如果构件的工作强度要求允许这一点的话。
在图1、2和4中可见另一在此以橡胶支承件形式的已经简要描述的连接元件6，该连接元件沿着轴向方向具有一定的柔性，该轴向方向在图4中基本上垂直于图纸平面延伸，并且通过该连接元件使车轮支座1在虚拟的主销S的旁边附加地支承在轴体7上。用所述柔性的支承能够以希望的方式调节并且也可以缓冲车轮支座1的绕着主销S的在侧向力影响下取决于横偏距的、但也在纵向力影响下出现的枢转运动。在描述该实施例之前已解释这样的连接元件6的其它优点。
按本发明的后轴结构尤其适用于复合导杆轴或纵导杆轴或斜导杆轴或刚性轴，或者适用于所有尤其在侧向力时必要时也在纵向力时不期望地“转入后束”的轴。主要特征是通过扭转柔性的构件即通过在此所谓的支持元件2、3、4、5构成虚拟的主销S，其与车轮支承面E的交点沿着行驶方向F观察位于车轮支承点后面(参见图4)，并且优选附加地沿着车辆横向方向观察位于车轮支承点A外侧(参见图5)，以便产生提前距离V并且用附加的准则有利地产生负的横偏距L。为了获得这种行驶动力学方面有利的性能，在最简单的情况中不需要另外的橡胶支承件或球头节，必要时仅仅需要在此示出的另外的连接元件6，以便实现简单且廉价的轴结构，其中还必须指出，不同于上面提到过的解释，在不脱离权利要求书的范围的情况下完全可以制定大量细节。因此代替在此用于支持元件2、3、4、5的接近矩形的U形扭转型材也可以使用其他合适的型材横截面，例如薄壁的圆形的开槽的型材或T型材、L型材或X型材，所述U形扭转型材在车轮中心M上方朝着车辆中心的方向是封闭的，并且在车轮中心M下方朝着车辆中心的方向是开口的。用目前选择的用于所述支持元件2、3、4、5的横截面基本上为U形的型棒在任何情况下产生上面解释的剪力中心2＊、3＊、4＊、5＊以及希望的虚拟的主销S。有利的是，在此选择的型材横截面具有非常高的抗弯刚度，由此产生车轮支座1的高的车轮外倾刚度。此外尤其是在通过车轮中心M延伸的车轮轴的区域内可以加宽轴体7，用以建立从动轴的通道，以便完全也可以驱动按本发明的后轴。

Claims (6)

1.反向转向的车辆后轴，该车辆后轴在侧向力作用到固定在车轮支座(1)上的弯道外侧的车轮上时使该车轮支座(1)朝着前束的方向绕着虚拟的主销(S)产生转动运动，该车轮支座(1)通过多个支持元件(2、3、4、5)支承在沿着车辆纵向方向延伸的轴体(7)上，其特征在于：在车轮中心(M)上方和下方分别设有两个扭转柔性的但抗弯的支持元件(2、3、4、5)，各支持元件在侧向投影内如虚拟的主销(S)相对于垂直方向相同地倾斜；一个在车轮中心上方的沿着车辆横向方向向内延伸的连接支持元件(4)一方面支承在车轮支座(1)上并且另一方面支承在一个在车轮中心上方的扭转支持元件(2)上，该在车轮中心上方的扭转支持元件用其另一个端部支承在轴体(7)上；而一个在车轮中心下方的沿着垂直方向延伸的连接支持元件(5)一方面支承在车轮支座(1)上并且另一方面支承在一个在车轮中心下方的扭转支持元件(3)上，该在车轮中心下方的扭转支持元件用其另一个端部支承在轴体(7)上。
2.根据权利要求1所述的车辆后轴，其特征在于：在车轮中心(M)上方的扭转支持元件(2)和连接支持元件(4)以及在车轮中心(M)下方的扭转支持元件(3)和连接支持元件(5)如此布置并且以纵型材的形式构成，使得沿着车辆横向方向观察在车轮中心上方的扭转支持元件(2)和连接支持元件(4)的上面的剪力中心(2＊、4＊)比在车轮中心下方的扭转支持元件(3)和连接支持元件(5)的下面的剪力中心(3＊、5＊)明显更靠近轴中心。
3.根据权利要求2所述的车辆后轴，其特征在于：所述纵型材的横截面为U形。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆后轴，其特征在于：沿着车辆纵向方向观察，描述虚拟主销(S)的在车轮中心上方的和在车轮中心下方的扭转支持元件(2、3)相对于垂直方向相同地倾斜，使得构成负的横偏距。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆后轴，其特征在于：车轮支座(1)在主销(S)的旁边通过具有一定柔性的附加的连接元件(6)支承在轴体(7)上。
6.根据权利要求4所述的车辆后轴，其特征在于：车轮支座(1)在主销(S)的旁边通过具有一定柔性的附加的连接元件(6)支承在轴体(7)上。
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