CN102673330B - 用于机动车后轮的轮悬架结构 - Google Patents

用于机动车后轮的轮悬架结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车后轮的轮悬架结构，所述轮悬架结构具有下横向控制杆和转向横拉杆，所述下横向控制杆和转向横拉杆通过轮毂托架侧的铰接点连接在后轮的轮毂托架上并通过车身侧的支承件连接在车身上，在施加纵向力和/或侧向力的情况下引起前束变化，在所述轮悬架结构中在横向控制杆和转向横拉杆的转动运动下横向控制杆和转向横拉杆的轮毂托架侧的铰接点分别沿车辆横向方向移动一横向错位。根据本发明，所述横向控制杆的车身侧的支承装置弹性动力学地设置成：使得在施加纵向力和/或侧向力的情况下横向控制杆的轮毂托架侧的铰接点的横向错位大于转向横拉杆的轮毂托架侧的铰接点的横向错位。

Description

用于机动车后轮的轮悬架结构
技术领域
本发明涉及一种用于机动车后轮的轮悬架结构。
背景技术
例如EP 0 288 654 A1或DE 102 21 993 B4描述了这种类型的轮悬架结构，该轮悬架结构尤其是设计用于驱动的和非驱动的机动车后轮并且尤其是在作用于车轮上的纵向力和侧向力的影响下具有有利的轮距(车轮前、后束，Spur)特性和外倾角特性。在行驶运行中设定的前束曲线的运动学行为可能受到下横向控制杆(或梯形控制臂)的车身侧摆动轴线的取向的影响、以及由于横向控制杆通过两个支承装置铰接在轮毂托架上而受到影响，其中前端的、定位在车轮转动轴线前面的支承装置/支承部位沿竖向(支撑起动力和制动力)更硬地构成并且在横向上更软地或更易屈(更具弹性，nachgiebiger)地构成。在上述的第一文献中，这个支承装置由竖直设置的联接件构成，它附加地铰接在轮毂托架上。在上述的第二文献中，支承装置由在竖向和横向上硬度不同的、横向软的橡胶支承件构成，它附加地与起转向横拉杆作用的单控制杆相联接。
发明内容
本发明的目的是，提出一种轮悬架结构，该轮悬架结构在结构自由度较大的情况下进一步改进在纵向力和侧向力下的弹性动力学性能。
按照本发明，用于机动车后轮的轮悬架结构具有控制杆组，它至少包括下横向控制杆以及转向横拉杆，所述下横向控制杆和转向横拉杆通过轮毂托架侧的铰接点并通过车身侧的铰接点连接在后轮的轮毂托架与车身之间。在对后轮施加纵向力和/或侧向力的情况下，所述下横向控制杆和转向横拉杆实现前束变化，在该前束变化中在横向控制杆和转向横拉杆的转动运动下出现横向控制杆的轮毂托架侧的铰接点与转向横拉杆的轮毂托架侧的铰接点之间的相对横向运动。在此，轮毂托架侧的横向控制杆铰接点以及轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点分别沿车辆横向方向被向内拉或向外压一横向错位，由此在后轮上实现所希望的前束变化。按照本发明，横向控制杆和转向横拉杆弹性动力学地设置成：使得轮毂托架侧的横向控制杆铰接点的横向错位大于轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点的横向错位。因此，由轮毂托架侧的横向控制杆铰接点描述的圆形轨迹和由轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点描述的圆形轨迹在其位置/圆曲率方面例如设计成，使得轮毂托架在轮毂托架侧的横向控制杆铰接点处可以比在轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点处被强烈得多地向内拉。
因为按照本发明在轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点处的拉入比在轮毂托架侧的横向控制杆铰接点处的拉入小得多，所以在轮悬架结构的弹性动力学设计中提供了更大的自由度。此外，可以在轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点的横向错位非常微小或没有该横向错位的情况下给轮毂托架带来前束。因此，转向横拉杆可以与现有技术不同地沿车辆横向方向不带有箭形/扫掠/后掠(Pfeilung)或者只带有非常微小的箭形，由此在俯视图中转向横拉杆几乎可以与车轮转动轴线平行/并行地延伸并且轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点以及车身侧的转向横拉杆铰接点沿机动车纵向基本设置在相同高度上。
为了实现上述的轮悬架结构轮距特性，优选的是，横向控制杆的转动中心沿车辆横向方向与车身侧的横向控制杆支承装置相距一距离，并且尤其是位于横向控制杆与车辆纵轴之间。此外有利的是，横向控制杆的转动中心被设置成位于车轮转动轴线前一尺寸X处。
上述的轮毂托架侧的横向控制杆铰接点在纵向力或侧向力下沿一圆形轨迹运动，该圆形轨迹与横向控制杆的转动中心相距一半径R。该半径R在此优选基本上是横向控制杆铰接点与一交点之间的距离的两倍，该交点是车轮转动轴线与横向控制杆的公共的车身侧摆动轴线之间的交点。此外，转向横拉杆优选设置成沿行驶方向位于横向控制杆后一给定的距离处。
在纵向力/侧向力下轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点沿一圆形轨迹运动，在该圆形轨迹中转向横拉杆铰接点能基本上沿与车辆平行的运动方向运动。而按照本发明，在纵向力/侧向力下轮毂托架侧的横向控制杆铰接点比轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点剧烈得多地向内运动。
按照本发明，扭转刚性的横向控制杆的车身侧的支承装置弹性动力学地设置成：使得在俯视图中观察的情况下横向控制杆在纵向力或侧向力作用于轮毂托架上时进行转动运动，该转动运动的转动中心M位于车身侧的支承装置外并且向着车辆纵轴。所提出的措施使横向控制杆在车轮上出现纵向力/侧向力时围绕一竖轴或转动中心M有针对性地(受限制地)转动，其中在轮毂托架与横向控制杆之间的铰接点、即较硬的支承装置向后移动，由此引起有利的前束变化。通过转动中心M的几何位置可以在纵向力作用在车轮上以及在侧向力作用在车轮上的情况下有针对性地附加控制车轮定位。
尤其是在横向控制杆的轮毂托架侧的、较硬的支承装置基本位于车轮转动轴线中或位于车轮转动轴线后的情况下，可以使横向控制杆的转动中心M位于车轮转动轴线前尺寸X处。
根据尺寸X，可以有针对性地影响在侧向力作用于车轮上的情况下所调整出的前束大小。上述尺寸X又给出作用于横向控制杆上的侧向力与转动中心M之间的杠杆臂长度。因此，在侧向力下作用于横向控制杆的转矩与尺寸X相关。即，在减小尺寸X时得到的车轮前束调整更小，确切的说是与更大的尺寸X相比调整更小，在该更大的尺寸X下在相同的侧向力下横向控制杆以更大的转矩围绕转动中心M转动运动。
此外，根据车轮侧的、较硬的支承装置(铰接点)与转动中心M之间的距离或半径R可以有针对性地控制车轮纵向力对前束变化的影响。优选所述距离R基本两倍于或大于这个支承装置与横向控制杆的公共的车身侧摆动轴线之间的有效杠杆。由此实现横向控制杆在结构上和构造上的、可简单调整的纵向易屈性，它与可能同时出现的侧向力相结合允许有利的前束曲线。
一般适用的是，在距离R提高时，在纵向力作用在车轮上的情况下横向拉入更小、因而前束变化更小。
在轮悬架结构的重要的改进方案中，可以使横向控制杆的公共的车身侧的转动轴线以箭形向外取向并且与横向控制杆的轮毂托架侧的摆动轴线形成一交点，它能够控制起动俯仰平衡和制动俯仰平衡。
在横向控制杆上的上述以弹性动力学方式建立的支承装置例如可以通过球窝关节和套关节的组合构成，但是优选建议，车身侧的支承装置通过经改变的橡胶金属支承套构成，所述橡胶金属支承套的转动轴线V形地取向并且具有向外、指向轮毂托架的交点。在结构上这样构造所述支承装置，使得在出现横向控制杆摆角时不会产生局部过载(挤压)，而是在纵向力下引起相应的围绕所设定的转动中心M的转动运动。
此外，可以将橡胶金属支承套设计成有针对性地沿轴向比沿径向更软(更易屈)以实现横向控制杆围绕转动中心的转动运动，其中橡胶金属支承套的弹性部件沿轴向在确定的止挡之间只被加载剪力，而沿径向被加载压力。因此，可以使横向控制杆以结构上受限的程度实现合适的转动运动，而不会使支承件部件在极限状况(滥用负荷/误用载荷)下过载。
附图说明
下面通过进一步的细节来详细解释本发明的实施例。示意性的附图中：
图1以立体图示出用于机动车的驱动的或非驱动的后轮的轮悬架结构；
图2以示意性俯视图示出一相对于图1改变了的轮悬架结构的下横向控制杆，其中该横向控制杆通过车身侧的支承装置能在出现纵向力时以弹性动力学的方式围绕一转动中心M位移。
具体实施方式
图1示出用于机动车车轮的左侧轮悬架结构10的基本结构，该轮悬架结构主要由扭转刚性的下横向控制杆12(或梯形悬挂导臂)、两个另外的或多或少地设置在横向控制杆上方的单控制杆14、16和一轮毂托架18组成。在轮毂托架18中以能转动的方式支承后轮(为清晰起见而未在图1中示出)，另外该后轮利用只局部示出的驱动轴17驱动。机动车的向前行驶方向仅示例性地以箭头F表示。
所述控制杆12、14、16通过第一支承装置20、22、24、26通过常规的橡胶金属支承套铰接在机动车的车身上或副车架上，其中下横向控制杆12的支承装置20、22形成一致的摆动轴线。横向控制杆12包括两个管状的控制杆部件12c、12d和一个焊接的连接板12e。
所述控制杆12、14、16还通过支承装置28、30、32、33与轮毂托架18铰接，其中下横向控制杆12的支承装置28、30也形成一共同的轮毂托架侧的摆动轴线。所述横向控制杆12的两个摆动轴线(未示出)在此朝向机动车行驶方向F会聚地延伸。
所述支承装置30、32、33也是常见的橡胶金属支承套，而位于车轮转动轴线前的支承装置28是组合式支承件，如同在前面所述的DE 102 21 993B4中详细描述的那样，该支承装置28与横向控制杆12的位于车轮转动轴线后的支承装置30相比在机动车的竖向上更硬且在横向上更易屈或更软。
所述轮悬架结构10如图所示地具有作用在轮毂托架18上的伸缩式减振器62、支承弹簧58和连接机动车两侧的轮悬架结构的稳定器64。
基于图1所示的轮悬架结构10，图2以一替换模型示出扭转刚性的下横向控制杆12，该下横向控制杆通过经改变的支承装置20、22铰接在机动车的车身或副车架(未示出)上，而轮毂托架侧的支承装置28、30如上所述地构成。也就是说，以距离(a)紧接在所示车轮转动轴线46后的支承装置30设计得相对较硬(不易屈)，并且在以下描述的前束变化中用作铰接点。如图1所示，以较大距离位于车轮转动轴线46前的支承装置28设计成在竖向上硬并且在横向上软(易屈)(只示意地示出)。横向软的支承装置28用于支撑制动力矩。也就是说，支承装置28尽管沿竖向z进行支撑，但对轮毂托架18的前束变化没有影响或只有很小的影响。
支承装置20、22设计成经改变的橡胶金属支承套，该橡胶金属支承套的内转动轴线40、42这样地V形地以指向轮毂托架18的交点(B)取向，使得对于横向控制杆12在纵向力或侧向力下在车轮44(通过箭头表示)上或在轮毂托架18上调整出围绕竖轴或围绕转动中心M的旋转。如图所示，转动中心M沿车辆横向方向y位于支承装置20、22内距离b处并且面对机动车纵轴线。
在此，内转动轴线40、42的取向不是关于车轮转动轴线46对称，而是使转动中心M位于车轮转动轴线46前尺寸X处并且使较硬的轮毂托架侧的支承装置30与转动中心M之间的距离R约为距离h的两倍的长度，该距离h是支承装置30与交点A之间的距离，该交点A是车轮转动轴线46与横向控制杆122的通过两个车身侧的支承装置20、22形成的公共摆动轴线48之间的交点。
横向控制杆12的摆动轴线48还向前、外延伸，而通过轮毂托架18的支承装置28、30延伸出的摆动轴线优选向前、内延伸。
以已知的结构方式设计成橡胶金属支承套的支承装置20、22在轴向上更软并且在径向上更硬，从而在具有规定的纵向易屈性的情况下确保精确的车轮导向。以未示出的方式通过轴向作用的止挡规定地限制纵向易屈性。
这一点优选以如下方式实现：使支承套的弹性部件(橡胶弹性的套)在轴向上更多地承载剪力而在径向(横向)上更多地承载压力。通过所使用的承载压力的止挡环可以有针对性地限制轴向易屈性。
此外，将橡胶金属支承套构造成，使它们不会在由横向控制杆12的结构位置而出现的正负摆角下被不允许地挤压和硬化。
在轮毂托架18上设有向后突出的转向臂18a，该转向臂与转向横拉杆共同作用并且在横向控制杆12的高度上或者略高于该横向控制杆地同样铰接在机动车车身上。与图1相同地，以24和32表示转向横拉杆的支承装置。
在图2所示的替换模型中，为了更容易理解，除了梯形的横向控制杆12以外还以控制杆等效线表示出其理论的替代控制杆12’，该替代控制杆从转动中心M一直延伸到轮毂托架侧的铰接点30。如图2进一步所示，在施加纵向力或侧向力FL、FS的情况下出现以虚线夸大地表示的后轮44的前束变化。在前束变化时，轮毂托架侧的横向控制杆铰接点30沿圆形轨迹I与行驶方向FR相反地向后移动。同时轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点32沿圆形轨迹II同样向后与行驶方向FR相反地移动。
由于转动中心M以及车身侧的横向控制杆支承装置20、22的特殊的弹性动力学布置结构，在图2中，圆形轨迹I比轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点32的圆形轨迹II更剧烈地向内倾斜。因此，相应地在纵向力/侧向力FL、FS下，轮毂托架侧的横向控制杆连接点30以比轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点32大得多的横向错位Δy1缩入，轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点32以更小的横向错位Δy2缩入或者几乎没有缩入地沿机动车纵向x运动。因此，按照本发明，前束变化可以在车身侧的转向横拉杆铰接点32的横向错位Δy2非常微小或者在没有该横向错位的情况下实现。由此实现以下可能：转向横拉杆节省空间地仅仅以微小的箭形以及通过微小的距离与车轮转动轴线46平行地设置，如图2所示。
有利地，除了已知的措施(支承装置参数、杠杆长、控制杆空间取向等)外，也可以通过转动中心M的尺寸X和距离R来调整具有按照图2改变的轮悬架结构10的运动学(性能)，所述尺寸X和距离R决定了在侧向力和纵向力下的车轮定位参数(前束角)。

Claims (17)

1.一种用于机动车后轮(44)的轮悬架结构，所述轮悬架结构具有下横向控制杆(12)和转向横拉杆，所述下横向控制杆和转向横拉杆通过轮毂托架侧的铰接点(30，32)连接在后轮(44)的轮毂托架(18)上并通过车身侧的支承件(20，22，24)连接在车身上，在施加纵向力(FL)和/或侧向力(FS)的情况下引起前束变化，在该前束变化中在横向控制杆(12)和转向横拉杆的转动运动(I，II)下横向控制杆(12)和转向横拉杆的轮毂托架侧的铰接点(30，32)分别沿车辆横向方向(y)移动一横向错位(Δy1，Δy2)，其特征在于，所述横向控制杆(12)的车身侧的支承装置(20，22)弹性动力学地设置成：使得在施加纵向力(FL)和/或侧向力(FS)的情况下横向控制杆(12)的轮毂托架侧的铰接点(30)的横向错位(Δy1)大于转向横拉杆的轮毂托架侧的铰接点(32)的横向错位(Δy2)。
2.根据权利要求1所述的轮悬架结构，其特征在于，所述转向横拉杆设置成不带有箭形，和/或在俯视图中观察所述转向横拉杆能与车轮转动轴线(46)平行取向。
3.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，所述横向控制杆(12)的转动中心(M)沿车辆横向方向(y)与车身侧的横向控制杆支承装置(20，22)相距一距离(b)。
4.根据权利要求3所述的轮悬架结构，其特征在于，所述横向控制杆(12)的转动中心(M)沿车辆横向方向(y)位于横向控制杆(12)与车辆纵向中心之间。
5.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，所述横向控制杆(12)的转动中心(M)被设置成位于车轮转动轴线(46)前一尺寸(X)处。
6.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，轮毂托架侧的横向控制杆铰接点(30)在纵向力(FL)/侧向力(FS)下沿一圆形轨迹(I)运动，该圆形轨迹与横向控制杆(12)的转动中心(M)相距一半径(R)。
7.根据权利要求6所述的轮悬架结构，其特征在于，该半径(R)是横向控制杆铰接点(30)与一交点(B)之间的距离(h)的两倍，该交点(B)是车轮转动轴线(46)与横向控制杆(12)的公共的车身侧摆动轴线(48)之间的交点。
8.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，在纵向力(FL)/侧向力(FS)下轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点(32)沿一圆形轨迹(II)运动，在该圆形轨迹中转向横拉杆铰接点(32)沿与车辆平行的运动方向(x)运动。
9.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，所述转向横拉杆设置成沿行驶方向(FR)位于横向控制杆(12)后一距离(c)处。
10.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，在纵向力(FL)/侧向力(FS)下，轮毂托架侧的横向控制杆铰接点(30)沿车辆横向方向(y)被向内拉动横向错位(Δy1)。
11.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，在纵向力(FL)/侧向力(FS)下，轮毂托架侧的转向横拉杆铰接点(32)沿车辆横向方向(y)被向内拉动横向错位(Δy2)。
12.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，横向控制杆(12)的公共的车身侧摆动轴线(48)以箭形向前外取向。
13.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，车身侧的支承装置(20，22)通过经改变的橡胶金属支承套构成，所述橡胶金属支承套的转动轴线(40，42)V形地取向并且具有向外、指向轮毂托架(18)的交点。
14.根据权利要求13所述的轮悬架结构，其特征在于，所述橡胶金属支承套(20，22)设计成沿轴向比沿径向更易屈以实现横向控制杆(12)围绕转动中心(M)的转动运动(I)。
15.根据权利要求13所述的轮悬架结构，其特征在于，所述橡胶金属支承套(20，22)的弹性部件沿轴向在确定的止挡之间只被加载剪力，而沿径向只被加载压力。
16.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，横向控制杆铰接点(30)位于车轮转动轴线(46)中或者位于该车轮转动轴线后一距离(d)处。
17.根据权利要求1或2所述的轮悬架结构，其特征在于，所述轮悬架结构至少具有一另外的单控制杆(16)。
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