CN102858561B - 车轮悬架装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于轿车的单铰链结构型式的车轮悬架装置，其包括支承车轮和与该车轮关于车轮旋转轴线抗旋转地连接的制动盘的轮架或者回转支座，减震支柱被固定在该轮架或者回转支座上并以其另外的端部支撑在车体上，所述轮架/回转支座另外还通过位于车轮中心平面附近的承载铰被下部的、在功能上构成三角导杆的横向导臂并且还被转向横拉杆所引导。在此，横向导臂以其与承载铰相连接的部段穿过被构造成环体的制动盘伸出。优选地，作为将车体按比例分配地支撑在车轮上的承载弹簧设置至少部分地沿车辆横向定向的板簧元件，该板簧元件一端支撑在横向导臂上，而另一端直接或者在中间连接有轴架的情况下间接地支撑在车体上。

Description

车轮悬架装置
技术领域
本发明涉及一种用于汽车、特别是用于轿车的单铰链结构型式(Eingelenk-Bauart)的减震支柱-轴，其包括支承着车轮和与该车轮关于车轮旋转轴线抗旋转(即二者不能相对旋转)地连接的制动盘的轮架或者回转支座，减震支柱被固定在该轮架或者回转支座上并以其另外的端部支撑在车体上，所述轮架/回转支座另外还通过位于车轮中心平面附近的承载铰被下部的、在功能上构成三角导杆的横向导臂并且还被转向横拉杆所引导。对于技术背景，特别是参引DE 30 12 873A1，其次参引DE 197 21 878 A1、参引DE 29 27 486 A以及参引未预先公开的德国专利申请10 2009 014 879.5。
背景技术
鉴于行驶动力和行驶舒适性，对高档车的轴结构提出了很高要求。因此，对于前桥驱动来说，多数选择弹簧支承轴(Federbeinachse)或者双横向导臂轴，然而这两种轴具有受系统条件制约的缺点。这样，弹簧支承轴具有比较大的结构高度，而双横向导臂轴的构造费用则比较高。
在此，所谓单铰链机构的所谓减震支柱-轴可能是比较有利的，但是其中对所谓的承载铰的位置提出了结构上难以实现的要求，在所述承载铰中一个位于下部的导杆(下文中被称为横向导臂)与所谓的回转支座(假设涉及的是带有可转向车轮的前桥)或者与所谓的轮架(假设涉及的是后桥)相连接。如在开头最先列举的DE 30 12 873 A1中准确阐述和提供依据的那样，即这个在那里被称作车轮活节的承载铰尽可能深地、至少接近地位于车轮中心平面中。在这个文件中，另外作为例子列举了一个水平的、沿车辆横向测量的、承载铰与车轮中心平面之间的仅为20mm的间距。
然而，在所有的载荷应力种类中能够对减震支柱产生仅仅微小干扰弯曲力矩的一个这样狭窄的、水平的、沿车辆横向测得的、承载铰与车轮中心平面之间的间距在传统构造的已知车轮悬挂装置或者轴结构的现实当中在结构设计上几乎是无法实现的。
发明内容
对此，因而应该提供一种本发明的减震支柱轴(＝本发明的目的)，其中，承载铰能够在结构设计上可完美实现地被布置在车轮中心平面的最近处，在此需要强调指出的是：这个“最近处”，即沿车辆横向测得的水平间距，并不一定等于在所述文献中说明的20mm，而是完全可能在0mm和40mm之间的范围内。
为了实现这个目的而规定：制动盘构造成环体，横向导臂以其与承载铰相连接的部段穿过该环体伸出。与轿车中带有所谓的制动盘固定鼓的通常结构不同，根据本发明制动盘被构造为不具有这样的制动盘固定鼓并且由此构成-如同在摩托车中已知的结构-一种环体，该环体在其外侧边缘区域内以适当的方式与车轮相连接。在这种情况下，支承制动衬片以及在需要时将这些制动衬片压向制动盘的制动钳从内侧开始包围所述制动盘，就是说从其内部的环体边缘区域开始。对汽车的这样的车轮标准组件的相应可能结构在开头另外说明的、未预先公开的德国专利申请10 2009 014 879.5中进行了说明。
由于所述承载铰根据本发明从车辆中心平面开始沿车辆横向看位于制动盘之外，所以所述承载铰可以被布置得非常接近车轮中心平面，这是因为不需考虑顾忌制动盘或者其(在本例中未设置的)固定鼓。此外实际上已经公知了一种轮架在这样的承载铰内的布置，参照例如DE 15 55 234 A或者EP 0 402 777 B，但是在该现有技术中其涉及的不是单铰链结构型式的减震支柱轴并且特别是在这种情况下没有横向导臂穿过制动盘伸出，而是这个制动盘按已知的现有技术被横向导臂从外侧、即通过其外边缘包围。
如果作为将车体按比例分配地支撑在车轮上的承载弹簧设置一个至少部分地沿车辆横向定向的板簧元件的话，该板簧元件一端支承在所述横向导臂上以及另一端直接或者在中间连接有轴架的情况下间接地支撑在车体上，那么开头所述的真正的、即提供一个占用尽可能少的结构空间和特别是具有微小结构高度的轿车用轴的要求能够通过本发明的减震支柱轴得到更好地满足。此外，将板簧作为车体上的承载弹簧元件的应用已经基本上是众所周知的，例如参照开头所述的DE197 21 878 A1。
在此另外还提出：不让还被称为横向板簧的板簧元件承担车轮导向功能，从而，这个横向板簧可以被设计为具有抛物线状横断面走向的纯粹的横架。在这个意义上，板簧元件与横向导臂铰接式连接以及以其另一个端部力矩固定地(momentenfest)支撑(在车体上或者轴架上)。特别是为了降低重量，板簧元件此外可以以塑料、特别是以纤维复合材料构造。
根据可使用的结构空间或者与其他的边缘条件相关地可以为本发明的轴的每个车轮配置一个独立的横向板簧，该横向板簧特别是然后也可以相对车辆横向倾斜地、按比例分配地沿车辆纵方向定向；作为可选然而还可以为轴的两个车轮设置一个共同的唯一的板簧元件。在后一种情况中，共同的板簧元件相对车体的支撑可以被构造为：使这个板簧元件至少按比例分配地承担横向稳定器的功能，这已经基本上是众所周知的，参照例如开头所述的DE 29 27 486。
若在俯视图中观察在车轮驱动轴前面被固定于轮架/回转支座上的减震支柱沿车辆横向观察是从轮架出发向后以及如通常情况那样附加地向内倾斜，那么利用减震支柱的或者该减震支柱的减震器的在功能上事先给定的长度由于这个一定程度上两倍的倾斜而能够实现所需结构高度的进一步降低，如同还从本发明的实施例中得出的结果那样，这将得到进一步阐述。
附图说明
对此，图1示出的是本发明的轿车前桥的左边部分的等轴测视图，包括仅仅部分局部被示出的其他元件。图2示出的是(逆着行驶方向观察的)前视图。图3示出的是(沿车辆横向观察的)侧视图，以及图4示出的是俯视图。
具体实施方式
回转支座(或者轮架)被标注为附图标记1，该回转支座/轮架具有一个轮毂1a，在该轮毂上固定有或者可以固定一个未被示出的车轮。垂直于这个车轮的旋转轴线2a的、包含鉴于轮胎宽度的中心点的车轮中心平面被标注为附图标记2(并且当然只能在图2、3中被示出)。与上述车轮抗旋转连接的并且因此围绕相同的旋转轴线2a旋转的是被构造成环体的制动盘3，该制动盘通过其外边缘区域3b或者通过设置在这个边缘区域上的连接板3c被固定在车轮上或者车轮的轮圈上或者所谓的车轮轮盘(Radschüssel)的边缘上。一个制动钳4以本身众所周知的方式与这个制动盘3共同作用，该制动钳被固定在回转支座1上并且该制动钳从内侧开始，就是说在其内侧边缘3a的区域内包围环状的制动盘3。
在回转支座1的朝向沿车辆纵方向以及沿垂直方向延伸的车辆中心平面16的那个侧面上设置有一个夹紧座或者锁紧环5，通常一个减震器6或者缓冲器6通过该锁紧环被固定在回转支座1上，该缓冲器构成所谓的减震支柱(为此同样使用附图标记6)。通常这个减震支柱6以其背向回转支座1的端部通过一个所谓的立式推力轴承7支承并且固定在未被示出的车辆的或者轿车的车体上。
前桥的部件将被预装或者已经预装在其上的轴架8同样以已知方式被固定在车体上，或者更确切地说，车体的前部车厢体(Vorderwagen)支撑在轴架8上。例如，带有与其偏离的转向横拉杆9a的转向传动机构9属于这样的预装部件。然而特别是回转支座1用的横向导臂10以及-至少在本实施例的情况下-一个承载弹簧11属于这种预装的部件，通过所述承载弹簧车体间接地，即在中间连接有轴架8的情况下以及在本例中-如还将进一步说明的那样-在所述的横向导臂10中间连接的情况下分按比例分配地支撑在回转支座1上以及因此支撑在由这个回转支座支承的未图示的车轮上。
在本实施例中，由减震支柱6和横向导臂10和转向横拉杆9a相对车体对回转支座1进行引导，车体相对车轮沿垂直方向的减振器压缩与伸张运动的剩余自由度由承载弹簧11确定，该承载弹簧本身不承担进一步的引导功能。相同的情况另外在本例中还适用于横向稳定器12，该横向稳定器以其两个端部分别通过一个摆动支撑13支承在减震支柱6上或者减震器6与回转支座1紧固连接的壳体上。
已经述及的、沿垂直方向看位于远远的下部的横向导臂10在功能上构成三角导杆(Dreiecklenker)并且如从图3中最清楚地看出的那样在此局部被成形为镰刀形的。这个横向导臂10以其第一端部部段10a通过一个球节形式的所谓的承载铰14与回转支座1相连接，而这个横向导臂10的另外的端部部段以及一个中间部段以行家周知的方式通过轴的支承部位15a、15b铰接在轴架8上，所述轴的支承部位限定所述横向导臂10的基本上水平的以及沿车辆纵方向延伸的旋转轴。
在此，承载铰14与未被示出的车轮或者车轮中心平面2和制动盘3相关的位置是重要的。如基本上周知的那样，无论如何在减震支柱-轴上这个承载铰14至少几乎处于车轮中心平面2内(或者不管怎样沿车辆横向看与这个车轮中心平面小尺寸地间隔开)以及同时尽可能深地位于所谓的车轮轮盘内。在本例中如同车轮一样同样未被示出的车轮轮盘以车轮旋转轴线2a为出发点沿径向方向看是由制动盘3的外缘3b决定的，就是说，垂直地立在车轮轮盘的位于平行于车轮中心平面2的平面内的底部上的车轮轮盘的壁沿径向方向看至少大约处于制动盘3的外环体边缘区域3b内。
在此，承载铰14的这个所期望的位置现在特别是能够特别完美地通过下述方式得以实现：横向导臂10以其通过这个承载铰14与回转支座1相连接的部段10a或者端部区域10a被引导穿过制动盘2，这样横向导臂10的这个部段10a在图4所示的侧视图中被制动盘3围绕。如从图2、3中特别清楚地看出的那样，从车辆的中心平面16起观看的话，制动盘3因此位于回转支座1的承载铰14内或者所述承载铰14位于制动盘3的背向所述车辆的中心平面16的一侧。沿车辆横向测得的、在承载铰14(或者其中点)与车轮支承力基本上作用在其内的车轮中心平面2之间的间距a因此能够被保持最小，例如在20mm的数量级内，通过这种方式由车轮支承力产生的对减震支柱6的干扰弯曲力矩被降低到最小。
如从图3中特别清楚地看到的那样，承载铰14另外基本上被置于车轮轮盘的最深点中或者位于沿垂直方向看制动盘3的最下部区域内，通过这种方式可以实现一个略微负的转向半径。从图2中可以看出的减震支柱6的倾斜位置也有助于一个这样的承载铰，所述减震支柱另外-如图4所示-从回转支座1开始向后倾斜。这个倾斜还使得减震支柱6在俯视图中看在一个此处未被图示出的，然而基本上位于齿轮的旋转轴线2内的车轮的驱动轴前面固定在回转支座1上以及因此沿垂直方向看处于较深处的布置成为可能。因此与减震支柱6的两个倾斜角一起，减震支柱的立式推力轴承7沿垂直方向看同样可以被设置得处于比较深处，这样实现了车体的低位的发动机舱盖轮廓。
承载弹簧11被构造成板簧元件(为此同样使用附图标记11)，该板簧元件至少部分地沿车辆横向定向，在本例中与行驶方向成约30°的角指向前方。这个板簧元件11一端支承在尽可能靠近回转支座1的横向导臂10上，在本例中由于在制动盘内的剩余自由空间不足而支承在制动盘3的朝向车辆中心平面16的一侧上，而另一端则支承在轴架8上的适当的位置上。当然也可以采用与此不同的设置结构，如同尤其是大量的、特别是结构类型的细节可以被构成与上面的解释内容不同那样，并不偏离本发明的内容。
与弹簧支承轴相比，利用本发明的减震支柱-轴可以实现立式推力轴承7沿垂直方向观察较低的位置，因此在这个区域内在同等功能性的情况下无需较大的费用便实现车体的较低的表面轮廓。与双横向导臂轴相比，本发明的减震支柱-轴同样以小的结构高度，特别是由于没有上部横向导臂面的原因、以被降低的构造费用以及以被降低的重量而出众。由于可能的较高的阻尼比以及取消承载弹簧力，立式推力轴承7的承重明显降低。因此结果是在立式推力轴承7的区域内还可以将车体内的材料横截面的尺寸设置得更小。在单铰链结构型式的减震支柱-轴中使用的单铰链原理，由于在转向角度上轮距变动较小而有益地只需要较低的转向功率。与此相比明显更为昂贵的所谓双铰链-解决方案例如类似于开头所述的EP 0 402 777原则上仅仅是由于制动盘3与承载铰14之间的结构空间冲突之故不得已而为之，通过本发明，即横向导臂10以其与承载铰14相连接的部段10a被引导穿过环状的和内包围的制动盘3，已不再需要。
附图标记列表
1     回转支座(轮架)
1a    轮毂
2     车轮中心平面
2a    车轮旋转轴线
3     制动盘
3a    制动盘3的内缘＝内环体边缘区域
3b    制动盘3的外缘＝外环体边缘区域
3c    (3b上的)连接板
4     制动钳
5     锁紧环，夹紧座
6     减震器或缓冲器或减震支柱
7     立式推力轴承
8     轴架
9     转向传动机构
9a    转向横拉杆
10    横向导臂
10a   10的端部部段，该端部部段与1或者14相连接
11    承载弹簧＝板簧元件
12    横向稳定器
13    用于横向稳定器的摆动支撑
14    (1与10之间的)承载铰
15a   (由10在8上的)支承部位
15b   (由10在8上的)支承部位
16    车辆中心平面
a     沿车辆横向测量的2与14之间的间距

Claims (9)

1.用于汽车的单铰链结构型式的车轮悬架装置，其包括支承车轮和制动盘(3)的轮架或者回转支座(1)，所述制动盘与车轮关于车轮旋转轴线抗旋转地连接，减震支柱(6)被固定在该轮架或者回转支座上并且以其另外的端部支撑在车体上，且所述轮架/回转支座另外还通过位于车轮中心平面(2)附近的承载铰(14)被下部的、在功能上构成三角导杆的横向导臂(10)并且还被转向横拉杆(9a)所引导，其特征在于：所述制动盘(3)构造成环体，所述横向导臂(10)以其与所述承载铰(14)相连接的部段(10a)穿过该环体伸出。
2.如权利要求1所述的车轮悬架装置，其特征在于：设置至少部分地沿车辆横向定向的板簧元件(11)作为用于将车体按比例分配地支撑在车轮上的承载弹簧(11)，该板簧元件一端支撑在所述横向导臂(10)上，而另一端直接或者在中间连接有轴架(8)的情况下间接地支撑在车体上。
3.如权利要求2所述的车轮悬架装置，其特征在于：所述板簧元件(11)与所述横向导臂(10)铰接式连接并且以其另外的端部力矩固定地支撑。
4.如权利要求2或3所述的车轮悬架装置，其特征在于：所述板簧元件(11)是以塑料构造的。
5.如权利要求2或3所述的车轮悬架装置，其特征在于：为所述车轮悬架装置的两个车轮设置一个共同的唯一的板簧元件。
6.如权利要求5所述的车轮悬架装置，其特征在于：所述共同的板簧元件相对车体的支撑是如此构造的，即，使该板簧元件至少按比例分配地承担横向稳定器的功能。
7.如权利要求1或2所述的车轮悬架装置，其特征在于：在俯视图中观察在车轮驱动轴的前面被固定于轮架/回转支座(1)上的减震支柱(6)沿车辆横向观察是从所述轮架/回转支座(1)出发向后以及附加地向内地倾斜的。
8.如权利要求1所述的车轮悬架装置，其特征在于：所述汽车是轿车。
9.如权利要求4所述的车轮悬架装置，其特征在于：所述板簧元件(11)是以纤维复合材料构造的。
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