CN102695621A - 双轮辙汽车的非转向车轮的独立悬架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双轮辙汽车的非转向车轮（1）的独立悬架，该独立悬架包括两个分别在一个平面内且可彼此相对偏转的导杆，这些平面中的每一个平面以不大于10°相对于汽车纵向方向倾斜并且以不大于10°相对于垂直线倾斜；通过在第一导杆（3）的端部区段中在接纳部（32）中固定车轮轴承（O、21），近似沿汽车纵向方向延伸的第一导杆（3）也起车轮支座的作用，并且该第一导杆（3）以其另一端部区段（D）经由在结构位置上基本上沿垂直方向延伸的摆动支柱（4）支承在车身（6）上；另一基本上沿汽车纵向方向延伸的第二导杆（2）一方面以仅一个运动学的旋转自由度铰接地支承在车身（6）上，而另一方面以仅一个运动学的旋转自由度在车轮轴承（O）与摆动支柱（4）的固定点（D）之间与第一导杆（3）铰接连接；并且除了建立第一导杆（3）与第二导杆（2）之间的铰接连接部的连接元件（7）之外，没有设置其它的引导车轮的导杆。

Description

双轮辙汽车的非转向车轮的独立悬架

技术领域

本发明涉及一种双轮辙汽车的非转向车轮的独立悬架。

背景技术

轿车的后轴的各车轮通常是非转向的，众所周知后轴对汽车的行驶稳定性和行驶安全性具有很大的影响。为了在尽可能全部行驶情况中达到稳定的行驶性能，现代的后轴在运动学上设计成使其在弹入位移上为了使可传递的横向力最大化而相对于车身产生负的车轮外倾角。此外在运动学上在车轮相对于车身的弹入位移上以及在弹性运动学上在作用到车轮上的纵向力下（特别是通过制动），要求在车轮上的前束角，以便产生不足转向的行驶性能并阻止在负荷变换时汽车尾部的突然的冲出。这样的原则性描述的性能的特征在于较耗费的轴结构，例如以五导杆式车轴或倾斜导杆式车轴的形式，但这此除高的成本外还具有其它的缺点，即它们具有大的结构空间需要。与此相对稍微较有利的是，对于技术人员来说已知的所谓复合导杆式车轴，但它们在行驶动力的性能方面具有一定的缺点。

发明内容

因此需要一种对行驶动力学有利的或有吸引力的独立悬架，其特征在于小结构空间需要和简单的结构（即本发明的目的）。

上述目的的解决方案在于一种双轮辙汽车的非转向车轮的独立悬架，该独立悬架包括两个分别在一个平面内且可彼此相对偏转的导杆，这些平面中的每一个平面以不大于10°（或以不大于数量级为6°至10°的角度）相对于汽车纵向方向并且以不大于10°（或以不大于数量级为6°至10°）的角度相对于垂直线倾斜，并且其中还存在以下特征：近似沿汽车纵向方向延伸的第一导杆通过在该第一导杆的端部区段中在接纳部中固定车轮轴承也承担（对于技术人员来说已知的）车轮支座的功能，车轮经由车轮轴承可旋转地支承在第一导杆上。此外，该第一导杆以其另一端部区段经由在结构位置上基本上沿垂直方向延伸的摆动支柱支承在车身上，另一基本上沿汽车的纵向方向延伸的第二导杆一方面以仅一个运动学的旋转自由度铰接地支承在车身上，而在另一方面以仅一个运动学的旋转自由度与第一导杆在所述的车轮轴承与所述的摆动支柱的固定点之间铰接连接。车轮只通过这两个导杆相对于车身引导，亦即除也许设置的在第一与第二导杆之间的连接元件之外（用于构成在该两个导杆之间的铰接连接部），没有设置其它的引导车轮的导杆。

有利的进一步构成是诸从属权利要求的主题，在只原则性示出的实施例的以下描述中对它们更详细地讨论。利用至此说明的独立权利要求的特征，得到极其紧凑构造的并因此特别考虑到汽车横向方向要求小结构空间的独立悬架，其因此在车轴特别是后轴的两个车轮之间由于非转向的各车轮提供大的可利用的自由空间。当然可以允许车轮的微小的弹性运动学的转向运动，此外可以利用车轮沿垂直方向相对于车身的弹入和弹出运动调节轨迹（前束）的微小的要求的改变，而且根据那些平面的所述的微小的倾角，在这些平面内，两个导杆的每一个在运动学上是可偏转的。这些平面如上所述相对于垂直线和/或相对于汽车纵向方向是倾斜的。因此利用各导杆在这些平面内的偏转运动可以建立期望的车轮前束改变和/或在轮毂中车轮外倾改变和/或期望的作用力，并因此建立照本发明的独立悬架的期望的行驶稳定性。

通过刚才使用的概念“在运动学上可偏转”应明确排除对于技术人员来说已知的弹性运动学的效应。由于两个导杆的每一个在运动学上只在一个平面内是可偏转的，每一导杆具有仅一个唯一的运动学的旋转自由度。除该运动学的旋转自由度外，虽然在设置相应的橡胶轴承时在相应的力作用下相应的导杆的微小的不同于相应的所述的自由度的运动也是可能的，但在没有相应大的力的作用和没有弹性变形的情况下，在为导杆配置的橡胶轴承中只会发生微小的其它运动。

附图说明

以下借助附图1～3首先原则性说明实施例并且接着借助图4～7以详细的结构实施形式进行说明。首先描述的图1～3中示出按照本发明的独立悬架的不同的弹入状态，图1示出车轮相对于车身的结构位置，而图2示出车轮的相对于车身弹出的状态，图3示出车轮的相对于车身弹入的状态。

具体实施方式

利用标记1表示轿车的左后面的（且非转向的）车轮，它通常经由车轮轴承绕点O可旋转地支承，以下将字母“O”也用于表示所述的车轮轴承。

车轮轴承O直接或间接固定在车轮悬架的第一导杆3的端部区段上。该第一导杆3在垂直投影中（例如垂直于车行道F）近似沿汽车纵向方向延伸并且按还要更详细说明的方式这样引导该导杆3，即该第一导杆3在基本上垂直的平面内是在运动学上可偏转的，该平面以不大于数量级为6°至10°的角度相对于垂直线倾斜和以不大于数量级为6°至10°的角度相对于汽车纵向方向倾斜。通过概念“在运动学上可偏转”应如上所述排除对于技术人员来说已知的弹性运动学的效应，从而利用只运动学的旋转自由度只通过以下还要说明的相应的铰接连接实现所述的偏转运动，对此具体的是，第一导杆3与第二导杆2相应地铰接连接。

按照本发明的车轮悬架的刚才所述的第二导杆2同样在垂直投影中（例如垂直于车行道F）基本上沿汽车纵向方向（亦即沿汽车纵轴线的方向）延伸并且同样在基本上垂直的平面内是可偏转的，该平面以不大于数量级为6°至10°的角度相对于垂直线倾斜和以不大于数量级为6°至10°的角度相对于汽车纵向方向倾斜。为此该第二导杆2以端部区段在点A这样地以仅一个运动学的旋转自由度绕该点A可偏转地铰接支承或铰接连接在车身上。点A因此说明相应的铰链的位置，如已描述的，第二导杆2经由它可偏转地相对于（只抽象地示出的）车身6引导。

第二导杆2以其另一端部区段经由仅一个运动学的旋转自由度与第一导杆3铰接连接，该铰接连接部形成或描绘通过点B、C延伸的转轴7*。可以经由连接元件、例如连接销7以端点B、C实现该铰接连接部，其第一导杆3和第二导杆2可绕所述连接销7偏转，该连接销由于该两个导杆2、3的描述的定向和运动自由度基本上水平地基本上沿汽车横向方向地延伸。点B因此说明相应的铰链的位置，第二导杆2经由它可绕所述转轴7*偏转；并且点C说明相应的铰链的位置，第一导杆3如上所述关于它可绕所述的转轴7*偏转。

刚才所述的在两个导杆3、2之间的铰接连接部在第一导杆3上在汽车纵向方向观察在这里近似处于第一导杆的中心，但这也可以不同地构成。相反重要的是，第一导杆3以其对置于车轮轴承O的端部区段向垂直方向观察间接地支承在车身6上，为此在这里设置所谓摆动支柱4。在第一导杆3上在点D和在车身6上在点E支承该摆动支柱4，优选分别经由球节或功能上等效的铰链适用于这样的基本上垂直定位支承的橡胶铰链。点D、E对此分别说明这样的铰链的位置。对此该摆动支柱4约束车轮悬架的仅一个运动学的自由度。

至此描述的独立悬架的基本功能在于，仅仅通过两个所述的导杆3、2与摆动支柱4配合作用，只以一个唯一保留的自由度在运动学上引导车轮1，该自由度允许车轮1相对于车身6按图3的弹入运动或车轮1相对于车身6按图2的弹出运动。两个导杆3、2的在这里描述的和基本上剪刀状布置能够实现点O、亦即车轮中心或车轮轴承O的较大的垂直运动，同时实现点D的最小的或只微小的水平运动。由于点D的通过摆动支柱4接近的直线导向，至少在绕结构位置（按图1）的较大的周围范围内发生点O的近似的直线导向。

至此介绍的独立悬架的特别优点在于，该独立悬架特别是在汽车横向方向观察具有不多的结构空间需要。由于不需要或不存在引导车轮的这样一个导杆（它沿汽车横向方向延伸或在垂直的投影中以显著的角度值相对于汽车纵轴线倾斜延伸），在具有该车轮悬架的轴的两个车轮之间的结构空间不受该引导车轮的导杆限制。因此例如在轿车上为行李舱或为电蓄能器提供足够的自由空间（对此说明，应该这样理解“不存在沿汽车横向方向延伸的导杆”：例如所述的连接销7不是引导车轮的导杆，两个基本上沿汽车纵向方向延伸的导杆3、2借助于该连接销铰接地基本上绕汽车横轴线可偏转地如在剪刀中那样相互连接）。

这样得出特别紧凑的和因此有利的布置，除至此描述的各特征外，第二导杆2以及第一导杆3的在车轮轴承O和与第二导杆2铰链连接部的位置之间的区段在结构位置上在侧向投影中、亦即在汽车横向方向上观察时处于具有如通常用空气充满的轮胎的车轮的轮辋内，轮胎如通常那样套装在所述轮辋上。对此利用通常的构件尺寸设计，通常只第一导杆3至少部分地实际上可以设置在由轮辋限定的空间内，而第二导杆2在汽车横向方向上观察基本上处在由轮辋包括的空间之外。但在汽车纵向方向上观察第二导杆2实际上如此之短并因此可以构成有利地紧凑的，使其在侧面投影中沿汽车横向方向不超出车轮的轮辋。

补充于至此对独立悬架的说明应该指出，通过两个导杆3、2的经过点B、C延伸的转轴7*或相应的连接销7）的微小的倾斜位置，与车轮1相对于车身6的弹入或弹出运动相结合，可以产生车轮1的车轮外倾或车轮前束的针对的改变。为此，两个导杆3、2只必须这样地构成和设置，即所述的通过点B、C延伸的转轴7*虽然依然基本上沿汽车横轴线的方向延伸，但在结构位置上（按图1）在垂直的投影中微小地相对该横轴线倾斜地延伸和/或在沿汽车纵轴线的投影中微小地相对于水平线倾斜地延伸。在该意义上先前多次提及的所述各平面的角偏差（导杆2、3可在这些平面内偏转）相对于垂直线或相对于汽车纵向方向应该被理解为处在不大于在6°与10°范围内的角度。

在有利的进一步构成的意义上，在第一导杆3与第二导杆2之间的铰接连接部中，亦即在它们的相互通过点B、C延伸的转轴7的区域内，设置影响车轮1相对于车身6的运动的旋转减振元件和/或相应的旋转弹簧元件。“旋转弹簧元件”在这里应该被理解为一种弹簧元件，它在向一个方向的力作用时被卷起，同时存储能量，并且然后在力减弱时返回或向其初始位置的方向返回。旋转减振元件众所周知抑制两个构件彼此相对的旋转运动。这些所述的旋转弹簧元件和/或减振元件可以特别节省空间地承担通常的支承弹簧（在车轮1与车身6之间）的功能或通常的车轮悬架的减振器的功能。在这里优点是，在该转轴7中利用车轮1相对于车身6的弹入运动或弹出运动出现两个导杆3、2彼此相对较大的摆角或转角。但替代地或附加地，在第二导杆2在车身6上的铰接连接部中、亦即在点A，也可以设置影响车轮1相对于车身6的运动的旋转减振元件和/或旋转弹簧元件。

在第一导杆3与第二导杆2之间的铰接连接部和/或在第二导杆2与车身之间的铰接连接部（在点A）也可以构成为允许微小的弹性运动学的相对运动的橡胶轴承的形式，从而关于设有这样的独立悬架或相应后轴的汽车的行驶动力学和行驶舒适性可以利用该针对的弹性运动学的效应。

已提到，摆动支柱4在第一导杆3上和在车身6上的铰接优选这样构成，即该摆动支柱4约束车轮悬架操的仅一个运动学的自由度。但该所谓摆动支柱4也可以构成为三角形导杆的形式，其在点E中、亦即在车身6上的铰接区域内具有加宽的底面，借此在汽车行驶中作用到车轮1上的横向力不仅相对于车身可以支承在点A中，而且附加支承在所述点E中。

应该指出，介绍的非转向的车轮的独立悬架不仅可以应用在非驱动的汽车后轴上，而且可以应用在驱动的汽车后轴上，在驱动的后轴的情况下优选使用在德国专利申请102009038424中描述的驱动方案。

以下讨论图4～7，借助它们更详细地说明结构上详细处理的实施例或其各重要的元件。图5示出从外面看的侧视图（在汽车横向方向上观察，即图4中的视向X），而图4中示出图5中的剖面A-A。图6中透视示出第一导杆，而图7中透视示出第二导杆。

在图4中首先看出如通常那样构造的车轮1，包括轮体1a和在其轮辋上套装的轮胎16。轮体1a借助于多个螺钉固定在传动法兰31上，它借助于心轴32经由双列角接触球轴承21支承于第一导杆3的圆柱形接纳部33中。该心轴32的纵轴线1*同时是车轮1的转轴1*。所述的第一导杆3透视地示于图6中，由于该第一导杆3经由刚才所述的圆柱形接纳部33支承用于轮体1a的传动法兰31。该第一导杆3同时起（对于技术人员来说已知的）车轮支座的作用，图1～3中的点O处在双列角接触球轴承21的中心。

如特别是从图6可看出的，第一导杆3大致在其中部区域具有（另一）圆柱形空腔34，其圆柱轴线是在第一导杆3与第二导杆2之间的铰链连接部的转轴7*。在与图1～3相关已描述的连接销7处于该空腔34中，参见图4，它在这里构造成多部分的。除指出在该连接销7内按适合的方式集成旋转减振器35外（借助于它抑制第一导杆3相对于第二导杆2绕转轴7*的偏转运动），为了简单起见不再详细讨论该连接销7的详细的结构。但在图4可很好地看出转轴7*相对于汽车横向方向的已提到的微小的倾斜位置，汽车横向方向沿车轮1的转轴1*的方向延伸。此外图4中画出图1～3中的点B和C，它们在转轴7*上在该投影中基本上处在第二导杆2或第一导杆3的中心。

第二导杆2不仅在图4中是可看出的，而且本身单独透视示于图7中。该第二导杆2中的较大的圆柱形通口25用于接纳所述的连接销7，而在该第二导杆2的较小的圆柱形通口23中装入角接触球轴承24，该第二导杆2经由它们在支承轴8上绕该支承轴的轴线8*可偏转地支承。图1～3中的点A因此处于在这里两个对称设置的角接触球轴承24的中心。支承轴8本身经由支架9（从图5特别好地看出该支架的结构，但它也可以构成不同的）在图中在三个位置上，亦即分别以该支架9的总共三个臂的相应端部固定在未更详细示出的车身6上。可以借助于螺钉固定地构成该固定或经由各橡胶轴承构成该固定，从而能够实现弹性运动学的相对运动。

回到第一导杆3，可特别好地在图5中看出它，但在图6和4中也可看出其在图1～3中的点D，该点处在第一导杆3的叉形自由端的中心。在该叉形的端部区段中支承摆动支柱4，它以其另一端部在点E（参见图5）支承在未更详细示出的车身6上。

从图4和5中还看出以扭力弹簧形式构成的弹簧元件15，它起在第二导杆2与车身6之间的支承弹簧的作用，即经由它车身6部分支承在第二导杆2上（并且经由第二导杆和第一导杆3支承在车轮1上）。该扭力弹簧15或该弹簧元件15在此是所谓旋转弹簧元件、亦即一种弹簧元件，它在向一个方向的力作用时被卷起，同时存储能量，并且然后在力减弱时返回或向其初始位置的方向返回。此外特别是图5示出所谓制动支柱13，在图4中示出的所谓制动钳连接结构12经由制动支柱支承在车身6上。经由如可见的那样在第一导杆3的构成车轮支座的圆柱形接纳部33上在外侧经由薄圈角接触球轴承22绕车轮转轴1*可旋转地支承的制动钳连接结构12，与其经由制动支柱13阻止制动钳连接结构12绕车轮转轴1*的旋转运动的支承相配合作用，将制动钳58这样支承在制动钳连接结构12上，即该制动钳58以已知的方式可以与同样固定在传动法兰31上的制动盘59配合作用，以便制动旋转的车轮1。制动钳的这样的连接结构与另一可能固定的螺钉拧紧相比为车轮支座在设计运动学特性参数时、特别在制动过程时提供更多的自由。

Claims (10)

1.双轮辙汽车的非转向车轮（1）的独立悬架，该独立悬架包括两个分别在一个平面内且可彼此相对偏转的导杆，这些平面中的每一个平面以不大于10°相对于汽车纵向方向倾斜并且以不大于10°相对于垂直线倾斜；

通过在第一导杆（3）的端部区段中在接纳部（32）中固定车轮轴承（O、21），近似沿汽车纵向方向延伸的第一导杆（3）也起车轮支座的作用，并且该第一导杆（3）以其另一端部区段（D）经由在结构位置上基本上沿垂直方向延伸的摆动支柱（4）支承在车身（6）上；

另一基本上沿汽车纵向方向延伸的第二导杆（2）一方面以仅一个运动学的旋转自由度铰接地支承在车身（6）上，而另一方面以仅一个运动学的旋转自由度在车轮轴承（O）与摆动支柱（4）的固定点（D）之间与第一导杆（3）铰接连接；

并且除了建立第一导杆（3）与第二导杆（2）之间的铰接连接部的连接元件（7）之外，没有设置其它的引导车轮的导杆。

2.按照权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，第二导杆（2）以及第一导杆（3）的在车轮轴承（O）和第一导杆与第二导杆（2）的铰接连接部之间的区段在结构位置上在侧向投影中（沿汽车横向方向）处在车轮（1）的轮辋之内。

3.按照权利要求1或2所述的独立悬架，其特征在于，在第一导杆（3）与第二导杆（2）之间的铰接连接部中设置影响车轮（1）相对于车身（6）的运动的旋转减振元件（35）和/或旋转弹簧元件。

4.按照上述权利要求之一项所述的独立悬架，其特征在于，在第二导杆（2）在车身（6）上的铰接连接部中设置影响车轮（1）相对于车身（6）的运动的旋转减振元件和/或旋转弹簧元件（15），所述旋转弹簧元件优选为扭力弹簧（15）的形式。

5.按照上述权利要求之一项所述的独立悬架，其特征在于，第一导杆（3）与第二导杆（2）之间的铰接连接部的转轴（7^＊）在结构位置上相对水平线和/或相对汽车横向方向微小地倾斜。

6.按照上述权利要求之一项所述的独立悬架，其特征在于，在第一导杆（3）与第二导杆（2）之间和/或在第二导杆（2）与车身（6）之间的铰接连接部包括允许弹性运动学的相对运动的橡胶轴承。

7.按照上述权利要求之一项所述的独立悬架，其特征在于，第二导杆（2）可旋转地支承在支架（9）上，该支架经由允许弹性运动学的相对运动的橡胶轴承固定在车身（6）上。

8.按照上述权利要求之一项所述的独立悬架，其特征在于，摆动支柱（4）在第一导杆（3）上和在车身（6）上的铰接这样构成，即该摆动支柱（4）约束车轮悬架的仅一个运动学的自由度。

9.按照权利要求1至7之一项所述的独立悬架，其特征在于，摆动支柱（4）构成为三角形导杆的形式，该三角形导杆包括在车身（6）上的铰接点（E）中的加宽的底面，因此在汽车行驶中作用到车轮（1）上的横向力附加地支承在该所述点（E）中。

10.按照上述权利要求之一项所述的独立悬架，其特征在于，在第一导杆（3）的车轮轴承接纳部（32）中支承制动钳连接结构（12），该制动钳连接结构经由制动支柱（13）支承在车身（6）上并且支承制动钳（58），该制动钳与制动盘配合作用。

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