CN102756627B - 用于机动车车轮悬架的弹簧结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于车辆轴上的车轮悬架的弹簧结构,其中每个车轮悬架具有一扭转调节器(19),该扭转调节器具有在车辆横向方向(y)上延伸的、可利用促动机构(23)操纵的扭杆弹簧(32),其中一管状弹簧(29)横向向内地朝向车辆中心延伸,在管状弹簧的内端部上形锁合地连接有实心杆(31),该实心杆以在径向上位于管状弹簧(29)内部的方式横向向外延伸并且间接地或直接地通过从动杆(38)作用到车轮悬架的车轮导向元件(12)上,根据本发明,两个扭转调节器-壳体(28)通过一空心筒形的连接支架(45)相互连接,两个扭转调节器(19)的扭杆弹簧(32)的管状弹簧(29)和位于径向内部的实心杆(31)延伸入该连接支架的空心型材(30)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于机动车车轮悬架的弹簧结构,其中每个车轮悬架具有一扭转调节器,所述扭转调节器具有在车辆横向方向上延伸的、能利用促动机构操纵的扭杆弹簧,所述扭杆弹簧中一管状弹簧横向向内地朝向车辆中心延伸,在所述管状弹簧的内端部上形锁合地连接有一实心杆,所述实心杆以在径向上位于所述管状弹簧内部的方式横向向外延伸并且间接地或直接地通过一从动杆作用到所述车轮悬架的车轮导向元件上。
背景技术
这种弹簧结构例如由DE 10 2009 005 899 A1已知。弹簧结构具有可利用促动机构操纵的扭杆弹簧,该扭杆弹簧在车辆横向方向上一直延伸到大约车辆横向中心处并且在车轮侧作用到驱动杆上,该驱动杆继而又铰接在车轮悬架的车轮导向元件上。在DE 10 2009 005 899 A1中,扭杆弹簧设计为多件式的以及呈嵌套的布置结构,其中设置有由弹簧钢制成的一位于径向内部的实心杆以及两个位于径向外部的空心杆,它们通过例如矩形花键相互以传递力的方式连接。
在由DE 10 2009 005 899 A1已知的扭转弹簧系统中,弹簧功在车轮的弹入和弹出运动的交替作用中被吸收或输出。同时可以借助于促动机构使得力矩叠加,也就是说将扭转弹簧根据需要拉紧或松开。由于存在作为主弹簧的支撑弹簧,因此仅须利用扭转调节器成比例地提供调整力以用于使得车轮负荷变化。来自于主弹簧和扭转弹簧的弹簧力的叠加持续地进行,而且是根据如其所需的驾驶情况和其所预设的控制来进行。在扭转弹簧系统的输出端上设有平衡器,在该平衡器的端部上铰接有连杆/联接器。该连杆将平衡器和梯形悬挂导臂相连,而梯形悬挂导臂和车轮相连。因此,在扭转调节器中产生的扭矩可以通过负荷路径“马达/变速箱/扭转弹簧/平衡器/连杆/梯形悬挂导臂/车轮”而最终作为线性的调整力传递到车轮上。
在上面示出的扭转弹簧系统中,扭转调节器分别在侧面安装在辅助车架的横梁上。为了产生车轮上的调整运动,借助于电机产生扭矩,利用扭转矩使扭转弹簧系统拉紧。由此,根据行驶情况产生了不同的负荷情况,这导致了辅助车架横梁关于弯曲和关于扭转的不同应力。由此得出的空间上的、三轴的应力状态使得必须在使用这种主动弹簧系统时对辅助车架横梁进行加强。然而辅助车架的这种加强由于很挤的结构空间情况而是成问题的。
由JP 2008 302 731 A中已知了一种车轮悬架,其具有主动的扭转弹簧系统。扭转弹簧系统具有左侧的和右侧的扭转调节器。两个扭转调节器通过一中间的连接件相互连接。连接件继而又连接在车辆侧的板簧上。
发明内容
本发明的目的在于,提出一种用于车辆轴上的车轮悬架的弹簧结构,其中,在扭转调节器(Drehsteller)的运行中产生的扭力和弯曲应力可以运行安全地被吸收。
该目的通过下述特征实现。
在根据本发明的用于车辆轴上的车轮悬架的弹簧结构中,每个车轮悬架具有一扭转调节器,所述扭转调节器具有在车辆横向方向上延伸的、能利用促动机构操纵的扭杆弹簧,所述扭杆弹簧中一管状弹簧横向向内地朝向车辆中心延伸,在所述管状弹簧的内端部上形锁合地连接有一实心杆,所述实心杆以在径向上位于所述管状弹簧内部的方式横向向外延伸并且间接地或直接地通过一从动杆作用到所述车轮悬架的车轮导向元件上,其中,弹簧结构的两个扭转调节器-壳体通过一空心筒形的连接支架相互连接。扭转调节器这样定位,使得扭转调节器的管状弹簧与扭杆弹簧的位于径向内部的实心杆一起至少部分地延伸入空心筒形的连接支架的空心型材中。
根据本发明的一实施形式,两个扭转调节器固定在车辆车身侧的支撑元件上、特别是辅助车架的横梁上;特别是,为了给车辆车身侧的支撑元件卸载负荷,在扭转调节器的运行中产生的扭力和/或弯曲应力能至少部分地导入所述连接支架中。借助于连接支架,除了辅助车架横梁之外还提供了另一个传力路径,由此,在扭转调节器的运行中产生的扭力和弯曲应力不再仅被导入车辆车身侧的支撑元件、即辅助车架横梁中,而是至少部分地也被导入连接支架中。辅助车架横梁因此在使用主动的扭转弹簧系统时不必被调整(加强)。代替的是,辅助车架横梁通过布置在左侧与右侧的扭转调节器之间的连接支架被卸载负荷。结构空间情况容易地实现了连接支架的这种布置,这是因为在两个扭转调节器-壳体之间存在充分的空间。因此,套在一起的扭转弹簧系统如上所述地至少部分地伸入连接支架的内部中。连接支架自身可以设计为比辅助车架横梁小的尺寸。在此可以考虑,将连接支架的横截面设计为相应于两个彼此镜像地相对而置的扭转调节器-壳体的外直径。由于在扭转调节器的运行中出现的相反的阻力矩基于大的直径而从一开始就已经是有利的,因此,连接支架的壁厚度也可以相应地设计得较薄,由此得到了显著的重量方面的优点。如果与此相比考虑相应加强的辅助车架横梁,则这导致了与重量无关的(gewichtsneutral)结果。本发明的基本思想也就在于通过将得到的运行力/运行力矩导入单独的弯曲支架和扭转支架中而给辅助车架横梁卸载负荷。本发明不仅可用于前轴,而且也可用于后轴。
为了由两个扭转调节器-壳体无瑕疵地导入力,连接支架优选可以通过刚性的部件连接部、特别是螺纹连接部和两个扭转调节器-壳体相连接。优选地,连接支架可以具有侧向的连接法兰,该连接法兰和扭转调节器-壳体螺纹连接。此外,该连接调节器还可以优选地以两点连接法仅固定在两个侧向外部的扭转调节器-壳体上,而连接支架在两个扭转调节器-壳体之间连续地无附加连接点地、也就是说无连接地延伸。
两个扭转调节器可以在车辆横向方向上在侧向外部布置在辅助车架横梁上。在此,扭转调节器-壳体优选刚性地与辅助车架横梁螺纹连接。
在另一实施形式中,辅助车架横梁可以具有空心型材,在空心型材中可至少部分地布置有上述的扭转调节器结构。扭转调节器-壳体在此可以优选地安装在辅助车架横梁的空心型材内部。在此有利的是,各个扭转调节器-壳体固定在辅助车架横梁的相对置的壁部上。在另一实施形式中,辅助车架横梁在车辆横向方向上在端侧分别具有穿孔,扭转调节器结构的扭杆弹簧在此可以穿过穿孔在侧面从辅助车架横梁的空心型材中延伸出并且通过驱动杆作用到各个车轮导向元件上。
本发明的前面说明的和/或在从属权利要求中给出的有利的设计方案和/或改进方案可以——例如在明确的从属关系或不兼容的备选方案的情况下除外——单独地或以任意的相互组合来应用。
附图说明
下面参考附图详细说明本发明和其有利的设计方案和改进方案以及其优点。
图中示出:
图1粗略示意性地从上方示出了机动车的后轴;
图2示出了后轴的透视图;
图3示出了根据第二实施例的机动车的后轴的透视图;和
图4示出了在扭转调节器结构安装上时的辅助车架横梁的剖视图。
具体实施方式
在图1中示出了用于机动车后轴的左侧以及右侧的车轮悬架的下平面,而且是分别示出了各一个下部的横向导臂12,该横向导臂一方面铰接在部分示出的辅助车架14上并且另一方面铰接在简略示出的用于后车轮16的轮毂托架35上。引导轮毂托架35的上部的横向导臂在图1中不可见,而是仅仅在图2中粗略示出。
在图1中示出的用于左侧和右侧的后车轮16的车轮悬架分别具有减振器24,该减振器具有和它分开的支撑弹簧,其在图1和2中未示出。根据图1,辅助车架14分别具有两个侧面的纵梁13以及一个在车辆纵向方向x上处于后方的横梁15,并且以未示出的方式固定在机动车的车身上。如上面已经表明地,用于左侧和右侧的后车轮的车轮悬架设计为关于车辆中心平面17镜像对称。
如根据图1进一步得出地,在车辆横向方向y上在侧向外部、在辅助车架横梁15上分别固定有设计为结构相同的扭转调节器19。每个扭转调节器19具有作为促动机构的马达/变速箱单元23,该单元由电机25和减速器27组成。减速器27和电机25根据图1分别布置在一个共用的扭转调节器-壳体28中,该壳体借助于在图2中示出的螺纹连接结构49固定在辅助车架14的横梁15上。
根据图1,减速器27驱动地和管状弹簧29相连接,该管状弹簧横向向内地朝向车辆中心平面17延伸。在管状弹簧29的内端部上力锁合地连接有实心杆31,该实心杆反向地、在径向上位于管状弹簧29内部地、横向向外地延伸并且在其外端部上通过插接连接结构与另一个管状弹簧33力锁合地连接。第二管状弹簧33以可转动的方式支承在扭转调节器-壳体28中并且承载有径向朝向横向导臂12在行驶方向F上向前凸出的从动杆38,该从动杆通过支承部位42和大约竖直取向的联接杆40铰接地与横向导臂12相连接。
第一、第二管状弹簧29、33以及径向在管状弹簧内部延伸的实心杆31由弹簧钢制成并因此是可扭绞的,并且总体形成一个扭杆弹簧,借助于该扭杆弹簧可以通过扭转调节器19将调整力施加到下部的横向导臂12上。此外,借助于两个管状弹簧29、33和在其中延伸的实心杆31提供了一个套一个地套在一起的扭转弹簧系统,该扭转弹簧系统在结构空间小的情况下产生了大的有效弹簧长度。
如根据图1和2进一步得出地,两个扭转调节器-壳体28大约设计为空心圆柱形并且是浇注部件,其彼此共轴地布置在车辆横向方向y上。根据图1和2,在两个扭转调节器-壳体28之间布置有部件刚性的连接支架45。连接支架45设计为空心圆柱形并且在其两个端侧上分别具有连接法兰47,该连接法兰和扭转调节器-壳体28以螺纹连接部48相连接。
两个扭转调节器-壳体28根据图2在周向侧分别具有两个螺纹凸台49,通过该螺纹凸台,壳体28分别与辅助车架横梁15螺纹连接。螺纹凸台49沿车辆纵向方向x取向并且彼此相对置地布置在各个扭转调节器-壳体28的圆柱形的周壁上。
如从图1得出地,两个朝向车辆中心的管状弹簧29延伸进入连接支架45的空心型材30中。在此,从端侧的连接点48看去,连接支架45在扭转调节器-壳体28上以自由的间距a设置在辅助车架横梁15后面。
借助于连接支架45,在扭转调节器的运行中产生的扭力和/或弯曲应力可以至少部分地导入连接支架45中。由此,在扭转调节器的运行中,辅助车架14的辅助车架横梁15可以被卸载负荷。在扭转调节器的运行中,所产生的负荷情况是多种多样的,这涉及到负荷路径的经过辅助车架横梁15和经过连接支架45的方向。原则上,在同一侧的和相对侧的弹簧之间可以不同。
在相对侧的弹簧中,如果调整力在左侧以及右侧是不同的,则在不使用根据本发明的连接支架45的情况下可能在弯曲方面产生辅助车架横梁15的S-冲击和同时产生辅助车架横梁15的扭转。而借助于根据本发明的连接支架45,辅助车架横梁15的这种过度的弯曲应力可以被克服。
最后,由扭转调节器19始终将从动杆38端部上的所期望的调整力施加到横向导臂12上,以便根据需要主动地使得车轮16弹入或弹出。在此,所出现的负载不但可以来自于车轮16而且也可以来自于扭转调节器19。在第一种情况下,扭转调节器必须在弹入或弹出时保持住。在第二种情况下,扭转调节器19必须主动调整。
因此,在相对侧的弹簧具有例如几乎相等、然而相反指向的调整力时,在左侧和右侧产生了辅助车架横梁15以及连接支架45的弯曲应力,确切地说,由左侧的和右侧的扭转调节器19的调整力引起。在这种负荷情况下,连接支架45以及辅助车架横梁的扭转应力不为零,而是基于相反指向的调整力产生了相当大的扭转力矩,其根据本发明不仅由辅助车架横梁45、而且也由连接支架45吸收。
在“相对侧的弹簧”的负荷情况下,基于左侧的和右侧的扭转调节器19的相反指向的调整力而产生了辅助车架横梁15以及连接支架45的扭转应力。该(调整)力分别具有一个相对于辅助车架横梁15的杠杆臂b(图1)。也就是说,除了弯曲应力之外,由辅助车架横梁15和连接支架45还附加地吸收这种扭转应力。
在图3和4中,由两个扭转调节器19以及在其之间布置的连接支架45组成的扭转调节器结构并未布置在辅助车架横梁15之外,而是布置在辅助车架横梁15的空心型材51内。辅助车架横梁15为此在底部侧设计为开口的。由此,扭转调节器结构可以沿安装方向M(图3)从下方装入到辅助车架横梁15的空心型材中。分别在侧面向外延伸的管状弹簧33在装配姿态下穿过辅助车架横梁15中的侧面的穿孔53侧向地向外延伸。
如根据图4进一步得出地,扭转调节器-壳体28通过螺纹凸台49分别在空心型材内部安装在辅助车架横梁15的相对置的侧壁54上。由此得到了在连接刚性方面特别有利的双剪连接(强度提高),这是因为扭转调节器-壳体28以这种方式不再活动地支承在辅助车架横梁外部。
Claims (12)
1.一种用于车辆轴上的车轮悬架的弹簧结构,其中每个车轮悬架具有一扭转调节器(19),所述扭转调节器具有在车辆横向方向(y)上延伸的、能利用促动机构(23)操纵的扭杆弹簧(32),所述扭杆弹簧中一管状弹簧(29)横向向内地朝向车辆中心延伸,在所述管状弹簧的内端部上形锁合地连接有一实心杆(31),所述实心杆以在径向上位于所述管状弹簧(29)内部的方式横向向外延伸并且间接地或直接地通过一从动杆(38)作用到所述车轮悬架的车轮导向元件(12)上,其特征在于,这两个扭转调节器-壳体(28)通过一空心筒形的连接支架(45)相互连接,两个扭转调节器(19)的扭杆弹簧(32)的所述管状弹簧(29)连同在径向上位于内部的所述实心杆(31)一起延伸入所述连接支架的空心型材(30)中。
2.根据权利要求1所述的弹簧结构,其特征在于,这两个扭转调节器(19)固定在车辆车身侧的支撑元件(15)上。
3.根据权利要求2所述的弹簧结构,其特征在于,为了给车辆车身侧的支撑元件(15)卸载负荷,在扭转调节器的运行中产生的扭力和/或弯曲应力能至少部分地导入所述连接支架(45)中。
4.根据权利要求2所述的弹簧结构,其特征在于,所述车辆车身侧的支撑元件是辅助车架(14)的横梁(15)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的弹簧结构,其特征在于,所述连接支架(45)通过一刚性的部件连接部与两个扭转调节器-壳体(28)相连接。
6.根据权利要求5所述的弹簧结构,其特征在于,所述刚性的部件连接部是螺纹连接部(48)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的弹簧结构,其特征在于,所述连接支架(45)在两个扭转调节器-壳体(28)之间连续地无附加连接点地延伸。
8.根据权利要求4所述的弹簧结构,其特征在于,两个扭转调节器(19)在所述车辆横向方向(y)上位于侧向外部地布置在所述辅助车架横梁(15)上。
9.根据权利要求4所述的弹簧结构,其特征在于,所述辅助车架横梁(15)具有空心型材,在所述空心型材中至少部分地布置有扭转调节器结构。
10.根据权利要求9所述的弹簧结构,其特征在于,所述扭转调节器-壳体(28)安装在所述辅助车架横梁(15)的所述空心型材内部。
11.根据权利要求10所述的弹簧结构,其特征在于,所述扭转调节器-壳体(28)固定在所述辅助车架横梁(15)的相对置的壁部(54)上。
12.根据权利要求9、10或11所述的弹簧结构,其特征在于,所述辅助车架横梁(15)在所述车辆横向方向(y)上在端侧分别具有穿孔(53),所述扭杆弹簧(32)穿过所述穿孔在侧面从所述辅助车架横梁(15)的所述空心型材中延伸出。
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