CN102649444B - 车辆集成副车架 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种具有转向齿轮单元的车辆集成副车架，包括支架(3)，其被支撑，以便在第一轴承(4)和至少一个额外轴承(5)上可轴向移动，轴承各自与副车架相连，以及传动小齿轮(6)，同样可旋转地支撑于第一轴承(4)并与支架(3)的齿系统啮合，其中第一轴承(4)在轴向上弹性支撑于支架(3)。

Description

车辆集成副车架

技术领域

本发明涉及车辆的集成副车架，特别涉及机动车辆。

背景技术

在汽车行业中，轻量结构的重要性日益增长。尤其在底盘区域，各组件重量的大幅减少不仅会导致车辆整体重量的减少，还会影响车辆的操控和乘坐舒适度，因为组件的刚性有可能会降低。在这种情况下，集成邻接组件形成一个单独的组件可以是减少特定车辆系统重量而不影响结构刚性和震荡特性方面的系统功能的一种可能的方法。

本方法的一个例子是副车架和转向系统的集成。在这种情况下，转向器壳和副车架集成到一个组件中。在具有前轮驱动和横置发动机的传统车辆架构中，因为空间的原因，从车辆的纵向方向看，转向齿轮往往设置在车轮中心的后面。为了实现特定所需的车轮悬架的弹性运动学特征，尤其是在横向方向上前轮悬架的合理程度的转向弹性，车辆悬架的下控制臂的横向刚性通常设计为相对较高，具有相对较低刚性的转向系统或转向器壳通过橡胶隔振器与副车架连接。然而，副车架和转向器壳集成到一个单独的组件消除了转向系统与副车架相隔离的界线。

具有转向壳的副车架已被揭露，例如EP1504983 B1专利，其中副车架和转向壳一体成型。副车架进一步体现为具有空腔的矩形中空体形式的挤压铝型材。该空腔端部开口，其中每个相邻的空腔通过网分隔开。铝型材在侧壁包括具有实质上圆柱形的管的封闭仰角，其共同形成转向壳。

发明内容

针对此背景，本发明的目的在于发明一种车辆集成副车架，尤其是机动车辆，其具有副车架轻量紧凑并额外提供可转向车轮悬架弹性的运动学特征，或者更确切地说，具有车辆安全操纵和所需舒适度所必需的可转向前轮悬架。

该目的是通过具有权利要求1特征的副车架实现的。进一步地本发明的特别有益的进步由从属权利要求揭露。

应该指出的是，权利要求中各列举的特征可以以任何技术上适当的方式结合在一起使本发明产生进一步的改进。说明书将本发明进行进一步地特征化和具体化，尤其是结合附图。

根据本发明提供的车辆集成副车架，尤其是机动车辆，建议具有转向齿轮单元，该转向齿轮单元包括支架，其被支撑着，以便可以在第一轴承和至少一个额外轴承上轴向移动，其各自与副车架相连，传动小齿轮同样可旋转地支撑于第一轴承上并与支架的齿系统相啮合。根据本发明，第一轴承在支架的轴向方向被弹性支撑。

支架的轴向末端与可转向的车辆车轮以本领域公知的方式连接，例如轨距杆，为的是实现车辆车轮的转动，以及因此实现通过由传动小齿轮产生的支架轴向位移而产生的车辆转向。

为了车辆的安全操纵和所需的舒适性，根据本发明提供的在支架轴向上的第一轴承的弹性支撑允许转向的弹性运动学设计，尤其是提供副车架自身的转向齿轮单元所需的横向弹性。在其它地方省略此另外提供的横向弹性是有可能的，比如车轮悬架或轮架上，尽管副车架和转向齿轮单元是集成结构。

在本发明中，所采用的术语“集成”意味着转向齿轮单元的至少一部分是集成的，也就是说一体成型，例如，与副车架一起。这样根据本发明的具有转向齿轮单元的副车架可以是更加紧凑且节省重量的结构。

在本发明的一个有益改进中，副车架包括第一轴承的轴承底座，其与副车架一体成型。此外，另一个轴承，支架被支撑在其中以便它可以轴向移动，也可以与副车架一体成型。这样就实现了副车架和转向齿轮单元的高度集成，而无需丧失转向齿轮单元所需的运动学特征或者将其设置在另一个点的其它地方，例如在车辆的车轮悬架上。

本发明的一个有益改进提供至少一个橡胶元件，例如橡胶或橡胶金属套管，其容纳于第一轴承的轴承底座中，并且第一轴承在支架的轴向上弹性支撑于其中。在本发明中，术语“橡胶”被广义地解释为并涵盖所有能够用于弹性支撑第一轴承的弹性支座元件，例如具有弹性或橡胶弹性特征的塑料或橡胶元件，如车辆结构领域所熟知的橡胶或橡胶金属套管。

通过在弹性特征方面对橡胶元件的适当选择，尤其是在轴向上，有可能实现转向齿轮单元弹性运动学特性的简单规格，尤其是转向的横向弹性。

在本发明的进一步有益改进中，第一轴承包括转向器壳。该转向器壳因此既提供传动小齿轮的可旋转轴承座，又提供支架的可轴向移动轴承座。为了抵消传动小齿轮和支架之间由于传动小齿轮和支架齿系统之间的径向力而产生的分离趋向，转向器壳可额外设置用于支架和传动小齿轮互相之间预拉伸的预拉伸装置。如前所述，第一轴承支撑于副车架上或在与副车架连接的轴承底座中，以便它可以在支架的轴向方向上移动。在这种情况下，转向器壳因此被支撑、以便它能够在支架的轴向方向上移动，从而实现转向齿轮单元所需的横向弹性。

根据本发明的更进一步的有益改进，副车架包括至少一个用于连接副车架和车身的紧固件。根据本发明，该紧固件能够提供与副车架刚性的和弹性的连接。同样，通过多个紧固件可以是混合的强度和弹性设计。在车身与副车架弹性连接的情况下，紧固件被设计成弹性支座，例如橡胶或橡胶弹性的轴承。除了副车架上的转向齿轮单元的弹性轴承座以外，车身上的整个副车架的弹性轴承座因此同样是可能的，从而它可以在转向的弹性运动学设计方面提供进一步的设计可能性。

在本发明的进一步的有益改进中，传动小齿轮通过至少一个转向轴与车辆的方向盘旋转固定。因此，由驾驶员通过方向盘进行的转向输入传输到转向齿轮单元的传动小齿轮上。方向盘和传动小齿轮之间的连接也可以通过多个转向/中间轴建立。转向/中间轴相互之间方便地连接，转向轴和传动小齿轮相互之间连接，每种情况均通过万向接头或卡登接头连接。因此转向/中间轴和传动小齿轮可以以它们相互之间不需轴向对齐的方式设置。转向小齿轮与转向轴的连接通过万向节或卡登接头的方式，特别是为了补偿支撑传动小齿轮的第一轴承的轴向位移运动。

附图说明

本发明的进一步有益改进在从属权利要求和以下附图说明中被揭露，其中：

图1.显示根据本发明的具有转向齿轮单元的集成副车架的示意图，其中转向齿轮单元具有两个支撑点，以及

图2.显示根据本发明的具有转向齿轮单元的集成副车架的示意图，其中转向齿轮单元具有完全集成的转向器壳。

附图标记说明

1……副车架；

2……转向齿轮单元；

3……支架；

4……第一轴承；

5……额外轴承；

6……传动小齿轮；

7……第一橡胶元件；

8……第二橡胶元件；

9……紧固件；

10……第一，下万向节；

11……转向/中间轴；

12……第二，上万向节；

13……转向轴；

14……方向盘；

15……转向器壳；

16……封闭元件。

具体实施方式

图1表示根据本发明的具有转向齿轮单元2的集成副车架1。转向齿轮单元2的支架3被支撑，以便它可在第一轴承4和额外轴承5上轴向移动。第一轴承4和额外轴承5与副车架1连接。在图1中显示的示范性实施例中只描述了一个额外轴承5，但是额外轴承5也可以为支架3的轴向轴承座设置。

轴承5将支架3的运动方向限制在仅在Y轴方向(轴向)，其由图1右下角边缘的坐标交叉点固定。轴承5在X和Z轴方向实质上阻止支架3的运动。

从图1中可进一步看出，至少在第一轴承4的区域，支架3包括齿系统，同样可旋转支撑于第一轴承4的传动小齿轮6与其啮合。因此传动小齿轮6的旋转也引起支架3的纵向位移。支架3的每个轴向末端分别连接，例如通过轨距杆(未图示)连接至车辆的可转向车轮，同样未在图1中表示，尤其是相应轮架的转向臂，其与车轮旋转连接，以便支架3的纵向位移导致车轮的转动或转向。

在图1显示的根据本发明的副车架的示意性实施例中，第一轴承4容纳在轴承底座中。尤其是，第一轴承4通过第一橡胶元件7和第二橡胶元件8弹性支撑于支架3的轴向上，例如容纳在轴承底座上的橡胶或橡胶金属套管，以这样的方式，第一轴承4可以依靠于轴承底座束缚的橡胶元件7和8的弹力在轴向移动。因此在一定范围内，第一轴承4相对于副车架1的相对运动在由图1右下角边缘的坐标交点定义的Y轴方向上是可能的，以便转向齿轮元件2能够配置有对应于所选择的橡胶元件7和8的横向弹性。

在示意性实施例中，第一轴承4的轴承底座和额外轴承5与副车架有利地一体成型。这为具有转向齿轮单元2的集成副车架1提供了特别紧凑的结构，而且比转向齿轮单元的各个零件以传统方式连接至副车架更轻。

尽管转向齿轮单元2和副车架1为集成结构，在支架3的轴向方向上的第一轴承4的弹性轴承座为设置转向齿轮单元2和具有所需横向弹性的转向提供了范围，这对车辆的安全操控和所需舒适性是必须的。

第一轴承4适当地包括转向器壳，支架3支撑其中，以便它可以轴向移动且传动小齿轮6被可旋转地支撑。另外，这样的转向器壳有利地包括预拉伸装置，其用于支架3和传动小齿轮6相互之间的预拉伸，为的是抵消传动小齿轮6和支架3之间由于传动小齿轮6和支架3齿系统之间的径向力而产生的分离趋向。这样第一轴承4或转向器壳由第一和第二橡胶元件7和8支撑，以便它可以在支架3的轴向方向上移动，从而实现转向齿轮单元2所需的横向弹性。

从图1中可进一步看出，副车架1上设有四个紧固件9，在图1中未进一步显示，其用于将副车架1连接至车辆的车身。在这里，车身的副车架1与车身的连接根据需要可以是弹性或刚性连接。在弹性连接的情况下，紧固件9体现为，比如，橡胶或橡胶金属套管。车身与副车架1的弹性连接，除了副车架1上的转向齿轮单元2的弹性轴承座外，还为有关转向和转向齿轮单元2的弹性运动学设计结构提供了额外的范围。

从图1中可进一步看出，传动小齿轮6连接至第一，下万向节或卡登接头10。此万向节10允许第一轴承4和容纳在轴承4中的传动小齿轮6的轴向位移运动的补偿，并建立传动小齿轮6和转向齿轮单元2的中间轴11之间的连接。传动小齿轮6和中间轴11之间的万向节连接避免了传动小齿轮6和中间轴11轴向对齐设置的需要。

中间轴11进一步地通过第二，上万向节或卡登接头12与转向轴13连接，其依次连接至方向盘14，车辆驾驶员通过其进行转向输入。这些转向输入通过转向轴13和中间轴11的铰接结点连接被传输至传动小齿轮6，并产生支架3的纵向位移，连接的车轮通过该纵向位移旋转以驾驶车辆。

为了更好地说明，根据本发明的副车架结合图1表示的示意性实施例进行说明，但是它不仅限于这里示意性实施例所描述的，而也包括所有本质上具有类似效果的实施例。尤其是，在示意性实施例中描述的紧固件9、轴承5、转向/中间轴11和13以及第一和第二万向节10和12的数量和设置应理解为仅仅是作为例子，并可以在根据特定需求改进。

图2表示根据本发明的具有转向齿轮单元2的集成副车架1的示意图，在这里，转向器壳15集成于副车架1中，并由两个橡胶元件7和8弹性支撑。可以看出的是图1中描述的轴承4和5可以省略，这些都没有显示。

特别地，转向器壳15通过第一橡胶元件7和第二橡胶元件8，例如橡胶或橡胶金属套管，在轴向方向上弹性支撑于支架3中，通过这种方式，转向器壳15可以依靠副车架1和封闭元件16约束的橡胶元件7和8的弹力在轴向移动。

封闭元件16仅仅以示例的方式设置在附图平面的右侧。转向器壳15因此设计成一侧直径比另一侧直径大并能封闭，最好在封闭元件一侧密封。

实际结构有利地允许转向器壳15在一定范围内在由图2中右下角边缘的坐标交点定义的Y轴方向上相对运动，从而转向器壳15能够配置有对应于所选择的橡胶元件7和8的横向弹性。

在优选的实施例中，根据本发明的具有转向齿轮单元的副车架被用于车辆，尤其用于具有前轮驱动和横置发动机等传统前端架构的机动车辆，从车辆的方向看，转向齿轮单元的支架设置在可转向车轮的车轮中心后面。

Claims (6)

1.具有转向齿轮单元(2)的车辆集成副车架，包括：

支架(3)，其被支撑，以便在第一轴承(4)和至少一个额外轴承(5)上可轴向移动，轴承(4，5)各自与副车架相连，以及

传动小齿轮(6)，同样可旋转地支撑于第一轴承(4)并与支架(3)的齿系统啮合，

其特征在于，

第一轴承(4)在轴向方向上弹性支撑于支架(3)；

第一轴承(4)支撑于容纳在轴承底座中的两个橡胶元件(7，8)，所述传动小齿轮(6)与支架(3)的齿系统啮合的部分位于所述两个橡胶元件(7，8)之间，第一轴承(4)包括转向器壳。

2.根据权利要求1所述的副车架，其特征在于，第一轴承(4)和/或额外轴承(5)的轴承底座与副车架一体成型。

3.根据权利要求1或2所述的副车架，其特征在于，包括至少一个用于与车身连接的紧固件(9)。

4.根据权利要求1或2所述的副车架，其特征在于，紧固件(9)允许与车身弹性或刚性连接。

5.根据权利要求1或2所述的副车架，其特征在于，传动小齿轮(6)通过至少一个转向轴(11，13)与方向盘(14)旋转固定。

6.根据权利要求1或2所述的副车架，其特征在于，传动小齿轮(6)和方向盘(14)之间至少设置一个万向节(10，12)。