CN102317094A - 具有配设给轮毂托架的、用于调整轮距角和/或外倾角的执行机构的机动车轮悬架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的借助万向轴(16)驱动的车轮、尤其是后轮(1)的轮悬架，包括轮毂托架(3)，所述轮毂托架具有一以能转动方式支承车轮(1)的轮侧承载件(17)和一轴侧承载件(19)，在所述轮侧承载件与所述轴侧承载件之间连接有执行机构(21)，其用于调整轮距角和/或外倾角。根据本发明，在所述万向轴(16)中连接有转矩传递关节(18)，该转矩传递关节以沿车辆横向方向(y)侧向错开的方式基本设置在所述轮毂托架(3)外部。

Description

具有配设给轮毂托架的、用于调整轮距角和/或外倾角的执行机构的机动车轮悬架
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于机动车的轮悬架。
背景技术
在尤其是用于车辆后桥的主动转向系统中，轮外倾或轮距(Radspur)可通过执行机构/控制组件来调节，由此能够通过控制执行机构来主动地影响机动车的行驶性能。
由DE 39 28 135 A1公知一种所述类型的用于机动车的轮悬架。轮悬架的轮毂托架具有一可转动地支承车轮的轮侧承载件以及一轴侧承载件，在所述轮侧承载件与所述轴侧承载件之间连接有执行机构。执行机构在此是液压调节缸，该液压调节缸一方面支撑在轮毂托架的支承悬臂上，另一方面以其活塞杆压在轮毂托架的外部滚动支承件套圈上，由此，轮毂托架与车轮一起绕中央的铰接中心点进行摆动运动，以改变相关车轮的前束角或后束角或者外倾角。
执行机构在支承悬臂与轮毂托架之间的由DE 39 28 135 A1公知的布置形式对结构空间要求高、结构复杂、相应重量大。轮悬架的总重量大特别不利，因为轮毂托架涉及的是不受弹簧作用的质量。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于驱动车轮的轮悬架，其中以结构空间有利的方式设置用于调整轮距角/外倾角的转向系统。
这个目的通过权利要求1的特征得以实现；在从属权利要求中公开了本发明的有利的改进方案。
根据权利要求1的特征部分，在万向轴/联节轴中连接有转矩传递关节、例如同步关节/等速万向节(Gleichlaufgelenk)或万向节，该转矩传递关节以轮毂托架为基准在车辆横向方向上朝向车辆中央这样错开，使得所述转矩传递关节至少部分地定位在轮毂托架外部。
所述万向轴可以穿过轮毂托架的贯通区域延伸。在所述万向轴中可以这样连接该关节，使得该关节可以无应力地跟随轮悬架的转向运动。
为了在车辆横向方向上节省结构空间，可以使万向轴的同步关节至少部分地伸入贯通区域、例如执行机构空腔中。而在转矩传递关节完全定位在轮毂托架的贯通区域中的情况下，所述执行机构为内置所述关节而构造成径向(尺寸)非常大，由此可能与其余的行驶机构零部件产生一系列问题。
而根据本发明，在优选的实施例中，所述关节以沿车辆横向方向与轮毂托架侧向错开的方式完全设置在轮毂托架外部。在这种情况下，执行机构可构造成直径较小，这是因为所述关节不再被内置到轮毂托架中。
为了完好地驱动车轮，可以将所述贯通区域或执行机构空腔的尺寸设计成，使得延伸到车轮的万向轴无接触地穿过执行机构空腔。在设计执行机构空腔时要考虑，万向轴连同其关节与所设定的轮距角/外倾角无关地、无接触地穿过执行机构。
在所述关节恰好设置在可相对于轴承承载件偏转的轮侧承载件的瞬时中心(Momentanpol)或运动中心时，无需通过关节上的摆动运动进行长度补偿。因此，对于瞬时中心位于执行机构空腔内部的情况将关节内置到轮毂托架内部。由于关节的一般大于100mm的非常大的直径，在这种情况下轮毂托架总体上构造成直径非常大。结果是，围绕万向轴设置的执行机构在直径上变得非常大，并且可能与其余行驶机构零部件(行驶机构控制臂、制动钳或类似部件)产生一系列问题。而根据本发明可以将所述关节设置在运动中心外。
所述同步关节或万向节将所述万向轴分成延伸到车轮的第一轴段和延伸到车辆中央的第二轴段。对于所述关节设置在运动中心外的情况，在轮距角/外倾角调节时所述第一轴段与所述关节一起能以摆转运动(Taumelbewegung)的形式围绕所述轴侧承载件的中轴线运动。
对于完好的运行有意义的是，尽管进行该摆转运动，万向轴仍保持不与执行机构接触。在此背景下，所述轮毂托架的贯通区域在其背离车轮的一侧上具有一扩宽的缺口。所述关节可至少部分地设置在该缺口中，或者可以使关节在外倾角/轮距角调节期间至少部分地伸入该缺口中。
所述执行机构可以具有轮侧转动件和轴侧转动件，所述轮侧转动件和轴侧转动件设置在轮侧承载件与轴侧承载件之间并且能围绕各自的转动轴线相对转动。在此，通过使这两个转动件相对转动可以使轮侧转动件相对于轴侧转动件偏转一摆角。因此，相应地也使设置在轮侧承载件上的车轮偏转一轮距角和/或外倾角。因此，与现有技术不同，轮侧承载件的角度调节通过对执行机构的转动件之一或两个转动件进行转动致动来进行，而不是通过压在轮侧承载件上的液压调节缸的直线行程运动来进行。角度调节可以通过对两个转动件进行反向或同向的转动致动来进行，或者也可以通过使两个转动件中的一个绕其轴线转动、而使另一个转动件不绕其轴线转动来进行。
根据本发明，可以使轮侧转动件的中轴线按照摆转运动的方式围绕其转动轴线运动。为此，轮侧转动件的转动轴线相对于轴侧转动件的转动轴线倾斜一角度。在轮侧转动件的摆转运动中，两个转动件可以通过控制面接触，优选滑动接触和/或滚动接触(滚动支承结构)，所述支承位置仍位于转动平面内。在此，转动平面垂直于轮侧转动件的转动轴线。以此方式，轮侧转动件连同相应的用于车轮的轮侧承载件一起在摆转运动中围绕转动轴线运动。在此，在轮侧转动件与轴侧转动件之间的摆角根据轮侧转动件的转角而变化。
为了形成执行机构空腔，两个转动件可设计成空心柱体。因此，所述空心柱体的柱形内部空间可以用作万向轴或同步轴的结构空间。用于两个转动件的调节驱动装置/伺服驱动装置可以设置在空腔外并且与所述转动件传动连接。
因此，通过使轮侧转动件相对于轴侧转动件转动，可以设定两个转动件之间的摆角。在此，可设定的最大摆角基于几何原因是在两个转动轴线之间形成的倾斜角的两倍。
通过同时或在时间上错开地使执行机构的两个空心柱形转动件转动，可以改变由两个转动件形成的角布置结构的空间取向。
转动马达尤其适合用作两个转动件的调节驱动装置，该转动马达可以位于外部。
附图说明
下面借助于附图描述本发明的实施例。附图中：
图1示出车辆后桥上的根据第一实施例的轮悬架的示意性原理视图，
图2示出用于调整轮距角或外倾角的执行机构的两个转动件的摆动运动的视图，
图3示出轮悬架的局部放大图，
图4示出具有被调整的轮侧承载件的轮悬架，
图5和6以对应于图3和4的视图示出不在本发明范围内的比较示例。
具体实施方式
在图1中示出一与已知的横臂式悬架相连接的轮悬架，其中支承驱动后轮1的轮毂托架3此外借助于一上横向控制臂/横拉杆5和下横向控制臂7、通过车身侧控制臂支承件9可摆动地连接在车身11上。车身侧控制臂支承件9以及轮毂托架侧控制臂支承件13是常见的结构。此外，在下横向控制臂7与车身11之间以常规方式支撑有一具有相应的减震支柱的支承弹簧15。
轮毂托架3可以也与所示的横臂式悬架不同地、与任一种悬架相组合，如刚性轴、组合臂式悬架、多臂式悬架等等。
根据图1，轮毂托架3具有一轮侧承载件17以及一轴侧承载件19。在轮侧承载件17上，车轮1通过轮毂支承在轮侧承载件17的轮支承件(未示出)中。此外，制动装置能够以常见的方式安装在轮侧承载件17上。两个横向控制臂5、7通过控制臂支承件13连接在轴侧承载件19上。
图1所示的车辆具有后轮驱动或全轮驱动(的驱动形式)，其中后轮1通过万向轴16驱动。万向轴16具有转矩传递关节18、例如同步关节或万向节，转矩传递关节根据图3将万向轴16分成第一轴段12和第二轴段14。第一轴段12穿过下面描述的执行机构空腔35延伸到后轮1。下面示例地使用同步关节作为传递转矩关节。
在两个承载件17、19之间设有执行机构21，该执行机构具有轮侧转动件23和轴侧转动件25。如图2的原理图所示，执行机构21的两个转动件23、25通过倾斜的控制面24、26相互接触。因此两个控制面24、26位于图2所示的转动平面I中，在该转动平面中它们能以滑动接触的方式相对移动。代替所示的滑动接触也可以在转动件之间实现滚动支承。
转动件23、25以能分别围绕它们在图2中所示的转动轴线27、28转动的方式支承在两个承载件17、19之间。转动件25的转动轴线28在车辆横向方向y上沿轴向定向并且与转动件23的中轴线29同轴。转动件23的转动轴线27在这里不与中心轴线29一致。而是向上倾斜一倾斜角。因此在转过转角α的转动中，转动件23连同其中轴线29在摆转运动II中以变化的摆角
Figure BDA0000082861280000051
围绕转动轴线27运动。转角α描述了转动件23与转动件25之间的转角差。
此外，在图2中以虚线示例性地在转角α＝180°的转动位置中示出转动件23。在此转动位置中，转动件23的中轴线29’在摆转运动II中围绕转动轴线27向上运动。由此在两个转动件23和25之间产生一摆角
Figure BDA0000082861280000052
该摆角
Figure BDA0000082861280000053
在所示的180°转角α下具有其最大值。相应地，车轮1或轮侧承载件17在yz平面内摆过一外倾角ε。
与转动件23的转动同时地或与之在时间上错开地，转动件25可以相对于轴侧承载件19转过一转角β。
在图3中示出在其转角α＝0的初始位置中的转动件23，其中转动件23的中轴线29与转动件25的转动轴线28同轴。在此情形中，在车轮1的所示yz平面中图2所示的外倾角ε为0。
在图3中还粗略地、示意性地、仅示例地示出两个转动件23、25在轮毂托架3的承载件17、19之间的支承。转动件23、25通过转动支承装置30与承载件17、19连接。转动支承装置30分别具有从承载件17、19伸出的轴向突出部31，该轴向突出部钩挂到设计成柱形的转动件23、25中，在此利用沿径向方向扩展的法兰32钩挂到相应转动件23、25的环形凸缘33。在此，两个转动件23、25利用其环形凸缘33可转动地设置在法兰32与相应的转动件17、19之间。在相互接触的控制面25、26上设有相互对置的装配口。所述装配口使转动件23、25的两个柱形内室35相互连接。
如上所述，两个控制面24、26彼此滑动接触且在两个转动件转动时可相对移动。为了联接两个转动件23、25，根据图2使轮侧转动件23的控制面24具有一在横截面中呈钩形的、环绕的法兰36。法兰36穿过轴侧转动件25的对置控制面26的装配口并利用腿部37钩挂住转动件25的控制面26。
万向轴16的第一轴段12穿过两个转动件23和25的空腔35延伸，并且在该万向轴在图3中位于左侧的端部处与车辆后轮1连接。第一轴段12在中间连接有轮轴承20的情况下穿过轮侧承载件17延伸。此外，第一轴段12无接触地穿过两个转动件23、25以及轴侧承载件19延伸。在此，同步关节18沿车辆横向方向y侧向错开地设置在执行机构空腔35外。
第一轴段12穿过轴侧承载件19的沿轴向形成阶梯的孔22延伸。这个孔在面对同步关节16的一侧上具有径向扩宽的缺口24。
为了进行主动的轮距角和外倾角调整，可以使两个转动件23、25相对转动，由此能得到图4所示的、轮侧承载件相对于轴侧承载件19的最大偏转。在这样实施轮距角/外倾角调整时，第一轴段12与同步关节16一起以摆转运动的形式在执行机构空腔35内运动。在设计执行机构空腔时要考虑这个摆转运动，使得第一轴段12与所设定的轮距角/外倾角无关地、无接触地穿过转动件23、25以及轴侧承载件19延伸。
在图5和6中示出不在本发明范围内的轮悬架，其工作方式和结构基本与第一实施例相符。与根据本发明的实施例的不同之处在于，在这里同步关节18直接内置到执行机构空腔35中。在此同步关节18恰好设置在轮侧承载件17的瞬时中心/运动中心(Momentanpol)M中。这样，在轮距角/外倾角调整时不必在同步关节上发生在第一实施例中通过摆转运动进行的长度补偿。
由于同步关节18的直径非常大，执行机构空腔35在径向方向上的尺寸相应较大。结果是，围绕万向轴16设置的调整缸与第一实施例相比在直径上变得非常大并且可能与其余行驶机构零部件产生一系列问题。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于机动车的借助万向轴(16)驱动的车轮、尤其是后轮(1)的轮悬架，包括轮毂托架(3)，所述毂托架具有一以能转动方式支承车轮(1)的轮侧承载件(17)和一轴侧承载件(19)，在所述轮侧承载件与所述轴侧承载件之间连接一执行机构(21)，所述执行机构(21)具有轮侧转动件(23)和轴侧转动件(25)，所述轮侧转动件和轴侧转动件能围绕各自的转动轴线(27，28)相对转动，在这两个转动件(23，25)转动时所述轮侧转动件(23)能相对于所述轴侧转动件(25)偏转一摆角所述转动件(23，25)设计成空心柱形，在穿过一执行机构空腔(35)延伸的万向轴(16)中连接有转矩传递关节(18)，
其特征在于，
所述两个沿车辆横向方向(y)并置的转动件(23，25)在外侧界定执行机构空腔(35)，以及
该转矩传递关节以沿车辆横向方向(y)相对所述轮毂托架(3)侧向错开的方式完全设置在所述轮毂托架(3)外部。
2.如权利要求1所述的轮悬架，其特征在于，所述贯通区域(35)的尺寸设计成，使所述万向轴(16)无接触地穿过该贯通区域(35)延伸。
3.如权利要求1或2所述的轮悬架，其特征在于，所述万向轴(16)具有延伸到车轮(1)的第一轴段(12)和延伸到车辆中央的第二轴段(14)，所述第一轴段和第二轴段通过所述转矩传递关节(18)相互连接，尤其是在所述轮侧承载件(17)的用于轮距角/外倾角调节的摆动运动中所述第一轴段(12)与所述转矩传递关节(18)一起能以摆转运动的形式围绕所述轴侧承载件(19)的中轴线运动。
4.如上述权利要求中任一项所述的轮悬架，其特征在于，所述转矩传递关节(18)设置在车轮(1)的运动中心(Mp)外。
5.如上述权利要求中任一项所述的轮悬架，其特征在于，所述贯通区域(35)在其背离车轮(1)的一侧上具有一扩宽的缺口(24)，所述转矩传递关节(18)尤其是至少部分地设置在该扩宽的缺口中。
6.如上述权利要求中任一项所述的轮悬架，其特征在于，所述轮侧转动件(23)的转动轴线(27)相对于所述轴侧转动件(25)的转动轴线(28)以一倾斜角倾斜。
7.如上述权利要求中任一项所述的轮悬架，其特征在于，所述转动件(23)的中轴线(29，29’)能在一摆转运动中以变化的摆角
Figure FDA0000082861340000021
围绕转动轴线(27)转动。
8.如上述权利要求中任一项所述的轮悬架，其特征在于，所述摆角
Figure FDA0000082861340000022
通过转动所述轮侧转动件(23)来设定，所述转动件的组合结构的空间取向能通过使所述轴侧转动件(25)相对于所述轴侧承载件(19)转动来确定。
9.如上述权利要求中任一项所述的轮悬架，其特征在于，为这两个转动件(23，25)中的每个转动件配设有一调节驱动装置(38，39)、尤其是转动马达，所述调节驱动装置设置在相应的转动件(23，25)外部。

Claims (13)

1.一种用于机动车的借助万向轴(16)驱动的车轮、尤其是后轮(1)的轮悬架，包括轮毂托架(3)，为所述轮毂托架配设有用于调整轮距角和/或外倾角的执行机构(21)，其特征在于，在所述万向轴(16)中连接有转矩传递关节(18)，该转矩传递关节以沿车辆横向方向(y)侧向错开的方式基本设置在所述轮毂托架(3)外部。
2.如权利要求1所述的轮悬架，其特征在于，在所述轮毂托架(3)中具有贯通区域(35)，所述万向轴(16)穿过该贯通区域延伸到车轮(1)。
3.如权利要求2所述的轮悬架，其特征在于，所述贯通区域(35)的尺寸设计成，使所述万向轴(16)无接触地穿过该贯通区域(35)延伸。
4.如权利要求1、2或3所述的轮悬架，其特征在于，所述轮毂托架(3)具有一以能转动方式支承车轮(1)的轮侧承载件(17)和一轴侧承载件(19)，在所述轮侧承载件与所述轴侧承载件之间连接所述执行机构(21)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的轮悬架，其特征在于，所述万向轴(16)具有延伸到车轮(1)的第一轴段(12)和延伸到车辆中央的第二轴段(14)，所述第一轴段和第二轴段通过所述转矩传递关节(18)相互连接，尤其是在所述轮侧承载件(17)的用于轮距角/外倾角调节的摆动运动中所述第一轴段(12)与所述转矩传递关节(18)一起能以摆转运动的形式围绕所述轴侧承载件(19)的中轴线运动。
6.如上述权利要求中任一项所述的轮悬架，其特征在于，所述转矩传递关节(18)设置在车轮(1)的运动中心(Mp)外。
7.如上述权利要求中任一项所述的轮悬架，其特征在于，所述贯通区域(35)在其背离车轮(1)的一侧上具有一扩宽的缺口(24)，所述转矩传递关节(18)尤其是至少部分地设置在该扩宽的缺口中。
8.如上述权利要求中任一项所述的轮悬架，其特征在于，所述执行机构(21)具有轮侧转动件(23)和轴侧转动件(25)，所述轮侧转动件和轴侧转动件能围绕各自的转动轴线(27，28)相对转动，在这两个转动件(23，25)转动时所述轮侧转动件(23)能相对于所述轴侧转动件(25)偏转一摆角
Figure FDA0000082861270000021
9.如权利要求8所述的轮悬架，其特征在于，所述转动件(23，25)设计成空心柱形并且在外侧部分地限定所述贯通区域(35)。
10.如权利要求8或9所述的轮悬架，其特征在于，所述轮侧转动件(23)的转动轴线(27)相对于所述轴侧转动件(25)的转动轴线(28)以一倾斜角倾斜。
11.如权利要求8、9或10所述的轮悬架，其特征在于，所述转动件(23)的中轴线(29，29’)能在一摆转运动中以变化的摆角
Figure FDA0000082861270000022
围绕转动轴线(27)转动。
12.如权利要求8至11中任一项所述的轮悬架，其特征在于，所述摆角
Figure FDA0000082861270000023
通过转动所述轮侧转动件(23)来设定，所述转动件的组合结构的空间取向能通过使所述轴侧转动件(25)相对于所述轴侧承载件(19)转动来确定。
13.如权利要求8至12中任一项所述的轮悬架，其特征在于，为这两个转动件(23，25)中的每个转动件配设有一调节驱动装置(38，39)、尤其是转动马达，所述调节驱动装置设置在相应的转动件(23，25)外部。
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