CN102529627A

CN102529627A - 带偏心转向轴线的支柱顶部安装件

Info

Publication number: CN102529627A
Application number: CN2011104366795A
Authority: CN
Inventors: C.P.斯科拉罗; J.马彻尔
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-07-04
Also published as: DE102011121464A1; US8302980B2; US20120161414A1

Abstract

本发明涉及带偏心转向轴线的支柱顶部安装件。具体地，提供了一种带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，其提供了减小的芯轴长度。通过相对于支柱杆轴线沿着朝向通过车轮中心的竖直线的方向侧向变动转向轴线来提供轴线偏心。轴线偏心导致了主销轴线的上点被侧向地朝向竖直线变动，结果芯轴长度被缩短。

Description

带偏心转向轴线的支柱顶部安装件

技术领域

本发明涉及麦弗逊（MacPherson）支柱类型机动车悬挂系统，具体而言，涉及一种带偏心转向轴线的支柱顶部安装件。

背景技术

机动车悬挂系统被构造成使得车轮能够在车辆沿着路面行进时沿循路面中的高度变化。当遇到路面中的升高时，所述悬挂响应以“上跳”，其中该车轮能够相对于车辆框架向上移动。另一方面，当遇到路面中的下沉时，所述悬挂响应以“回弹”，其中车轮能够相对于车辆的一体主体/框架结构而向下移动。在上跳或回弹中，弹簧（即卷簧、板簧、扭转弹簧等）与主体结构结合，以便对车轮相对于车辆主体结构的相应竖直运动提供弹性响应。但是，为了防止车轮弹起和过度的车辆主体运动，吸震器或者支柱被放置在车轮处，以缓冲车轮和主体的运动。麦弗逊支柱的示例被公开在美国专利No. 5,467,971中。

在图1中以附图标记10总体上示出了在由Adam Opel GmbH（密歇根州底特律市通用汽车公司的分支机构）制造的麦弗逊支柱中使用的示例性现有技术的单紧固件支柱顶部安装件。该现有技术的支柱顶部安装件10与宽大的环形支柱塔12相接，所述支柱塔12在其下端（未示出）连接到机动车的主体结构。该现有技术的支柱顶部安装件10的特征是环形的锥形圆顶14，锥形圆顶14嵌在塔12内并向下开口，并且在联接处16（所述锥形在与所述联接处相邻的地方最小，并且在远离所述联接处的地方最大）与塔12焊接到一起。环形的外部橡胶部件18具有倾斜的外表面18’，所述外表面18’邻接圆顶14。环形的金属插件20优选设置在与圆顶14相邻的外部橡胶元件18之内，用于强化。环形的冲压金属支撑壳体22粘接到外部橡胶元件18内，外部橡胶部件18与圆顶4成嵌入关系（即，在截面中相对设置）；并且，环形的内部橡胶元件24嵌在支撑壳体22之内并且粘接到支撑壳体22，相对于外部橡胶元件18在截面中相对地设置，其中前述的粘接是由内部橡胶元件和外部橡胶元件的模制工艺获得的。

在上聚合物壳体26’’’之内位于支撑壳体22的环形架22’处的是环形轴承26的上圈26’。在下聚合物壳体26’’’’之内，轴承26的下圈26’’安置在环形弹簧支架28处，其中上聚合物壳体和下聚合物壳体相互具有传统的迷路式密封接口，且其中弹簧支架定位卷簧32和震动缓冲器34和处理来自卷簧32和震动缓冲器34的负载。在弹簧支架28的外周28’处形成弹簧座30，其中弹簧支架的直径小于支柱塔12的直径，但是超过圆顶14的直径，所述弹簧座30具有橡胶隔离件30a，卷簧32邻接在所述橡胶隔离件30a上。在与轴承26相邻的弹簧支架28的内周28’’处是至震动缓冲器34的连接部28’’’。支柱轴36与支柱壳体（未示出）以传统的方式往复运动地相接，以便在其响应于上跳和回弹从而相对于支柱壳体往复运动时提供缓冲。管状金属套筒35在其肩部36’处接纳支柱轴36，其中该套筒粘接到（作为前述模制工艺的结果）内部橡胶元件24。在支柱轴36的肩部36’处是下垫圈38，所述下垫圈38邻接内部橡胶元件24的下端24’和套筒35的下端。邻接套筒35的上端的是上垫圈40，所述上垫圈40也邻接内部橡胶元件24的上端24’’，其中上垫圈也通过螺纹连接到支柱轴36上的第一螺母42而保持在位。保持垫圈44被安装到支柱轴36上，并且在第一螺母和第二螺母46之间保持在位，所述第二螺母46也螺纹连接到支柱轴上。在保持垫圈44的外周处是保持垫圈橡胶元件48。

芯轴长度是在机动车的前轮悬挂设计中所使用的度量，其指示了从主销轴线至车轮中心的距离。期望芯轴长度的最小值，以便用于优化的悬挂性能，例如包括已知的下述优点：减小扭矩的转向和减小的平滑道路震颤敏感性。麦弗逊悬挂从成本和质量的角度而言是有利的，但是其最小化芯轴长度的能力则常常受到将支柱主体保持在车轮和轮胎内侧的需要的限制。

因此，在本领域中一直都需要的是具有最小化芯轴长度的麦弗逊支柱前轮悬挂，所述最小化的芯轴长度克服了由支柱主体相对于车轮的传统构造所施加的固有封装限制。

发明内容

本发明是一种麦弗逊支柱前轮悬挂，其中通过转向轴线相对于支柱杆轴线处于偏心（或者偏移）关系的定位克服了固有的封装限制，由此使主销轴线的上点朝向通过车轮中心的竖直线侧向变动，从而有效地将芯轴长度缩短到在现有技术中不可能的程度。

带偏心转向轴线的支柱顶部安装件包括主体附接板、下安装板和旋转轴承，其中所述旋转轴承可旋转地将主体附接板连接到下安装板。主体附接板适于附接到机动车辆的结构主体部件。下安装板则接合弹性体主体，这转而又支撑中心设置的支柱杆套筒，麦弗逊支柱的支柱杆穿过所述支柱杆套筒。旋转轴承具有与主体附接板邻接的外圈和与下安装板邻接的内圈。

转向轴线（与轴承轴线相同）设置在轴承旋转的中心线处，与支柱杆轴线成偏心设置（偏移关系），所述支柱杆轴线当支柱杆安置在支柱杆套筒中时设置在所述支柱杆的中心线处。就此而言，所述偏心是通过轴承轴线的朝着经过车轮中心的竖直线从而与支柱杆轴线处于远离隔开关系的定位来提供的。

这样，由于在轴承中心线处的转向轴线被移动成更靠近通过车轮中心的竖直线，所以与转向轴线相交的主销轴线的上点也相应地朝向所述竖直线偏心移动。这样，与按照现有技术的传统情况中轴承轴线和支柱杆轴线重叠时所另外具有的芯轴长度相比，主销轴线现在关于车轮中心以更短的芯轴长度与经过车轮中心的水平线相交。

因此，本发明的目的是提供一种带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，所述带偏心转向轴线的支柱顶部安装件具有用于前轮的机动车辆麦弗逊支柱悬挂的更短的芯轴长度。

本发明还包括以下方案：

1. 一种用于机动车辆的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，包括：

主体附接板；

下安装板；

支柱杆套筒，所述支柱杆套筒具有套筒中心线，所述支柱杆套筒连接到所述下安装板，所述支柱杆套筒限定了在所述套筒中心线处的支柱杆轴线；以及

旋转轴承，所述旋转轴承具有旋转中心线，所述旋转轴承可旋转地将所述主体附接板连接到所述下安装板，所述旋转轴承限定了位于所述旋转中心线处的转向轴线；

其中所述支柱杆轴线和所述转向轴线相互限定了轴线偏心，所述轴线偏心包括所述转向轴线与所述支柱杆轴线间隔分开。

2. 根据方案1所述的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，进一步包括：连接到所述下安装板的弹性体，其中所述支柱杆套筒设置在所述弹性体内。

3. 根据方案2所述的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，进一步包括：

适于连接到所述机动车辆的主体构件的所述主体附接板的第一侧；

具有附接板凸缘的所述主体附接构件的第二侧；

具有安装板凸缘的所述下板安装件的第一侧；

连接到所述弹性体的所述下板安装件的第二侧；

牢固地邻接所述附接板凸缘和所述安装板凸缘中的一个的所述旋转轴承的第一座圈；以及

牢固地邻接所述附接板凸缘和所述安装板凸缘中的另一个的所述旋转轴承的第二座圈。

4. 一种用于机动车辆的前轮悬挂，包括：

具有车轮中心的车轮；

与所述车轮连接的支柱，所述支柱具有支柱杆；以及

用于机动车辆的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，包括：

主体附接板；

下安装板；

支柱杆套筒，所述支柱杆套筒具有套筒中心线，所述支柱杆套筒连接到所述下安装板，所述支柱杆套筒限定了在所述套筒中心线处的支柱杆轴线，所述支柱杆被所述支柱杆套筒接纳；以及

旋转轴承，所述旋转轴承具有旋转中心线，所述旋转轴承可旋转地将所述主体附接板连接到所述下安装板，所述旋转轴承限定了在所述旋转中心线处的转向轴线；

其中所述支柱杆轴线和所述转向轴线相互地限定了轴线偏心，所述轴线偏心包括所述转向轴线与所述支柱杆轴线间隔分开。

5. 根据方案4所述的前轮悬挂，其中，所述轴线偏心进一步包括：

所述转向轴线相对于所述支柱杆轴线朝向经过所述车轮中心的竖直线来与所述支柱杆轴线以一定的侧向偏移间隔分开。

6. 根据方案5所述的前轮悬挂，其中，所述轴线偏心提供了减小的芯轴长度。

7. 根据方案6所述的前轮悬挂，其中所述减小的芯轴长度由这样的主销轴线来限定，所述主销轴线具有朝向所述竖直线侧向偏移以所述轴线偏心的上点。

8. 根据方案7所述的前轮悬置件，进一步包括：弹性体，所述弹性体连接到所述下安装板，其中所述支柱杆套筒设置在所述弹性体内。

9. 根据方案8所述的前轮悬挂，进一步包括：

具有附接板凸缘的所述主体附接构件的第二侧；

具有安装板凸缘的所述下板安装件的第一侧；

连接到所述弹性体的所述下板安装件的第二侧；

10. 一种用于机动车辆的前轮悬挂，包括：

具有车轮中心的车轮；

与所述车轮连接的麦弗逊支柱，所述支柱具有支柱杆；以及

用于机动车辆的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，包括：

主体附接板；

下安装板；

其中所述支柱杆轴线和所述转向轴线相互地限定轴线偏心，所述轴线偏心包括所述转向轴线相对于所述支柱杆轴线朝向经过所述车轮中心的竖直线以一定的侧向偏移与所述支柱杆轴线间隔分开。

11. 根据方案10所述的前轮悬挂，其中，所述轴线偏心提供了减小的芯轴长度。

12. 根据方案11所述的前轮悬挂，其中，所述减小的芯轴长度由这样的主销轴线来限定，所述主销轴线具有朝向所述竖直线侧向变动以所述轴线偏心的上点。

13. 根据方案12所述的前轮悬挂，进一步包括：弹性体，所述弹性体连接到所述下安装板，其中所述支柱杆套筒设置在所述弹性体内。

14. 根据方案13所述的前轮悬挂，进一步包括：

具有附接板凸缘的所述主体附接构件的第二侧；

具有安装板凸缘的所述下板安装件的第一侧；

连接到所述弹性体的所述下板安装件的第二侧；

本发明的这些和额外的目的、优点、特征和益处将从下述的说明中变得显而易见。

附图说明

图1是现有技术的支柱顶部安装件的部分剖视的侧视图。

图2是根据本发明的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件的侧视图。

图3是沿着图2的线3-3观察的、带偏心转向轴线的支柱顶部安装件的剖视图。

图4是如图3中所示的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件的剖视图，包括麦弗逊支柱的侧视图以及卷簧和震动缓冲器的剖视图。

图5是根据图4的组件的、带偏心转向轴线的支柱顶部安装件、震动缓冲器、卷簧和麦弗逊支柱的分解立体图。

图6是如图4中的视图，额外包括了车轮和悬挂部件，并且示意地描述了根据现有技术和本发明的主销轴线和芯轴长度。

具体实施方式

现在参照附图，图2-6描述了根据本发明的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件100的各个方面。

带偏心转向轴线的支柱顶部安装件100包括主体附接板102、下安装板104和旋转轴承106，其中所述旋转轴承可旋转地将所述主体附接板连接到所述下安装板。

主体附接板102具有优选大致圆形的周边108，并且被构造成用于提供到机动车辆主体的结构主体部件的附接，例如通过多个附接螺柱110，所述附接螺柱110从所述主体附接板的第一侧102’竖立，作为示例示出了所述附接螺柱中的三个。在主体附接板102的相反的第二侧102’’处是悬垂的圆形附接板凸缘112。支柱杆间隙开口114形成在主体附接板102中。

下安装板10具有优选大致圆形的周边120。竖立的圆形安装板凸缘122位于下安装板104的第一侧104’处。在下安装板104的相反的第二侧104’’处是悬垂的管形弹性体安装构件124，在所述弹性体安装件124处牢固地安置有例如橡胶之类的弹性体126。就此而言，弹性体安装构件124包括末端设置的环形钩128，所述环形钩128咬合弹性体126。中心设置在弹性体126中的是支柱杆套筒130，所述支柱杆套筒130结合到所述弹性体126，例如通过弹性体的模制工艺。另外设置在下安装板104的第二侧104’’处的是卷簧座132，所述卷簧座132形成在卷簧凸缘134的外周边处，所述卷簧凸缘134相对于所述弹性体安装构件同心地设置。

旋转轴承106以压配合关系设置在主体附接板102和下安装板104之间。就此而言，旋转轴承106具有牢固地邻接附接板凸缘112的外圈106’和牢固地邻接安装板凸缘122的内圈106’’，其中所述凸缘相对于轴承座圈的关系可以反过来。旋转轴承106被配置成提供对轴向和径向负载的处理，且优选地是球轴承类型。

旋转轴承106在其旋转中心线处具有轴承轴线140，其中所述轴承轴线140与带偏心转向轴线的支柱顶部安装件100的转向轴线140’相同。支柱杆套筒130限定支柱杆轴线142，所述支柱杆轴线142位于支柱杆套筒的中心线处，并且如图3中所示，也是麦弗逊支柱146的支柱杆144的中心线。就此而言，支柱杆间隙开口114与支柱杆轴线142同心。

如图3中所示，轴承轴线140与支柱杆轴线142偏心地设置，即侧向偏移。如将在此后进行更详细说明的图6中所指示的那样，该偏心是通过轴承轴线140的朝向竖直线180从而与支柱杆轴线142处于远离隔开关系的位置来提供的，所述竖直线180通过车轮184的车轮中心182（参看图6）。所述轴线的偏心188例如大约是20 mm，但是也可以取决于悬挂应用而是另外的情况。

现在另外转向图4、图5，将详细描述麦弗逊支柱146与带偏心转向轴线的支柱顶部安装件100的互连。

麦弗逊支柱146的支柱杆144具有杆肩部148和减小直径的部分144’，所述减小直径的部分144’被支柱杆套筒130接纳，穿过支柱杆套筒130并且通过被螺纹接合到所述支柱杆上的螺母136牢固地固定到所述支柱杆套筒的上端130’。设置在支柱杆套筒130下端130’’与所述杆肩部之间的是震动缓冲器板150，震动缓冲器152附接到震动缓冲器板150。卷簧154在卷簧座132与麦弗逊支柱146的卷簧支架156之间延伸。

接下来转到图6，现在将更详细地说明带偏心转向轴线的支柱顶部安装件100如何最小化芯轴长度（spindle length）190，其中车轮184通过总体上由166示出的传统悬挂部件连接到麦弗逊支柱146。

在传统的顶部支柱安装件（例如，如图1中所示的现有技术的支柱顶部安装件10）中，转向轴线（轴承轴线）与支柱杆轴线重叠，且主销轴线（kingpin axis）（参见图6中的186）使其上点（参见图6中的190）与支柱杆套筒中间的转向轴线相交（下点与下部球接头相交，未示出）。

与现有技术的支柱顶部安装件相比，带偏心转向轴线的支柱顶部安装件100具有轴线偏心188，由此转向轴线140’被变动成更靠近经过车轮184的车轮中心182的竖直线180。相应地，主销轴线194的上点192也侧向地朝向竖直线180移动。这样，与按照传统支柱顶部安装件的情况下轴承轴线和支柱杆轴线重叠时所另外具有的芯轴长度（参见图6中的现有技术的芯轴长度198）相比，主销轴线194现在关于车轮中心以更短的芯轴长度200与经过车轮中心182的水平线196相交。“减小的芯轴长度”通过由本发明所提供的芯轴长度200来限定，所述芯轴长度200比传统的芯轴长度198更短。作为示例，传统的支柱顶部安装件的芯轴长度198可以是大约60 mm，而与不具有轴线偏心的现有技术的支柱顶部安装件大致对应的、根据本发明的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件100的芯轴长度200可以是约51 mm，而轴线的对称188是大约20 mm。

因此，带偏心转向轴线的支柱顶部安装件100使支柱杆与主销轴线的顶部脱离联接，从而允许主销轴线相对于机动车辆向外侧移动，同时避免了轮胎和车轮的典型封装限制。将主销轴线的上点向外移动能够缩短芯轴长度，因而提供了下述已知的优点：减小扭矩的转向和减小的平滑道路震颤敏感性。

对本发明所属领域的普通技术人员而言，上面描述的优选实施例可以进行改变或者修改。这样改变或者修改可以在不背离本发明范围的情况下进行，本发明的范围只由所附权利要求的范围来限定。

Claims

1.一种用于机动车辆的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，包括：

主体附接板；

下安装板；

2.根据权利要求1所述的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，进一步包括：连接到所述下安装板的弹性体，其中所述支柱杆套筒设置在所述弹性体内。

3.根据权利要求2所述的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，进一步包括：

具有附接板凸缘的所述主体附接构件的第二侧；

具有安装板凸缘的所述下板安装件的第一侧；

连接到所述弹性体的所述下板安装件的第二侧；

4.一种用于机动车辆的前轮悬挂，包括：

具有车轮中心的车轮；

与所述车轮连接的支柱，所述支柱具有支柱杆；以及

用于机动车辆的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，包括：

主体附接板；

下安装板；

5.根据权利要求4所述的前轮悬挂，其中，所述轴线偏心进一步包括：

6.根据权利要求5所述的前轮悬挂，其中，所述轴线偏心提供了减小的芯轴长度。

7.根据权利要求6所述的前轮悬挂，其中所述减小的芯轴长度由这样的主销轴线来限定，所述主销轴线具有朝向所述竖直线侧向偏移以所述轴线偏心的上点。

8.根据权利要求7所述的前轮悬置件，进一步包括：弹性体，所述弹性体连接到所述下安装板，其中所述支柱杆套筒设置在所述弹性体内。

9.根据权利要求8所述的前轮悬挂，进一步包括：

具有附接板凸缘的所述主体附接构件的第二侧；

具有安装板凸缘的所述下板安装件的第一侧；

连接到所述弹性体的所述下板安装件的第二侧；

10.一种用于机动车辆的前轮悬挂，包括：

具有车轮中心的车轮；

与所述车轮连接的麦弗逊支柱，所述支柱具有支柱杆；以及

用于机动车辆的带偏心转向轴线的支柱顶部安装件，包括：

主体附接板；

下安装板；