CN103476607B - 用于双轨车辆的可稍微转向的后轮的车辆独立悬架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于双轨车辆的借助致动器（2）可至少稍微转向的后轮的车辆独立悬架，所述车轮的轮架（1）通过一个大致沿车辆纵向延伸的纵导杆（3）以及两个至少近似沿车辆横向延伸的并且处于不同高度中的横导杆（4、5）引导，所述横导杆借助栓或类似物通过橡胶轴承或具有至少一个微小的转动自由度的铰链固定在轮架上。借助所述两个栓或类似物，纵导杆也分别通过橡胶轴承或具有至少一个微小的转动自由度的铰链这样支承在轮架上，使得轮架可至少稍微围绕大致沿垂直方向延伸的并且由所述橡胶轴承或铰链构成的转动轴线相对于纵导杆转动，轮架的如此形成的转动自由度通过铰接在轮架上的转向横拉杆元件（9）约束，所述转向横拉杆元件借助致动器调节元件可至少以分量沿汽车横向移动。给出致动器的调节元件可不承受干扰的横向力和转矩的不同可能性。

Description

用于双轨车辆的可稍微转向的后轮的车辆独立悬架

技术领域

本发明涉及一种用于双轨车辆的借助致动器可至少略微转向的后轮的车辆独立悬架，该车辆的轮架通过一个大致沿车辆纵向延伸的纵导杆以及两个至少近似沿车辆横向延伸的并且在车辆纵向上观察时位于不同平面中的且彼此不相交的横导杆引导，所述横导杆的远离轮架的端部直接或间接铰接在车身上，而每个横导杆的另一端部借助栓或类似物通过橡胶轴承或具有至少一个小的转动自由度的铰链固定在轮架上。对于现有技术除EP0052663B1外参见DE3827039A1，尤其是参见US4,709,935。

背景技术

在第一篇提到的文献中描述了一种专业界上所谓的中心导杆轴，该中心导杆轴尤其是在被驱动的车轮中体现出有利的运动学性能并且在此要比另外已知的所谓的斜导杆轴更加优势。在第二篇提到的文献中提出一种如何能使如此被引导的车轮稍微转向的可能性。在此借助适合地作用于纵导杆的车身侧的轴承上的致动器可调整车轮的前束角。在最接近的现有技术US4,709,935中总体上显示这样一种可稍微转向的轴。但该已知的布置不仅在车身侧的纵导杆轴承的区域中而且在纵导杆的附近需要附加的结构空间，用于致动器的水平的可转动性（沿车辆横向），根据车身的设计在该区域中有可能不能提供所述结构空间。

发明内容

在当前应说明，如何将独立悬架或车轴在保持这种车轮悬架的基本的运动学和弹性运动学性能的情况下构造成可稍微转向的，并且不在纵导杆的车身侧的端部区域中产生增加的结构空间需求（本发明的任务）。

该任务通过下述方式来解决，即实现一种用于双轨车辆的借助致动器可至少稍微转向的后轮的车辆独立悬架，所述车轮的轮架通过一个大致沿车辆纵向延伸的纵导杆以及两个至少近似沿车辆横向延伸的并且在沿车辆纵向观察时处于不同平面中并且不相交的横导杆引导，所述横导杆的远离轮架的端部直接或间接与车身铰接连接，而每个横导杆的另一端部借助一个栓或类似物通过橡胶轴承或具有至少一个微小的转动自由度的铰链固定在轮架上，借助两个所述栓或类似物纵导杆也分别通过橡胶轴承或具有至少一个微小的转动自由度的铰链这样支承在轮架上，使得轮架可至少稍微围绕大致沿垂直方向延伸的并且由所述橡胶轴承或铰链构成的转动轴线相对于纵导杆转动，并且轮架的如此形成的转动自由度通过铰接在轮架上的转向横拉杆元件约束，所述转向横拉杆元件借助致动器可至少以分量沿汽车横向移动。

根据本发明，轮架不仅可如上面提到的第二篇文献所公开的那样相对于两个横导杆，而且也可相对于纵导杆至少稍微围绕大致垂直延伸的转动轴线转动，使得——与已知的现有技术不同——纵导杆本身无需对于本发明重要的沿车辆横向的运动自由度。所述转动轴线（亦称为主销轴线或转向转动轴线）在此通过两个将轮架与纵导杆连接的铰链或橡胶轴承或类似物构成。根据本发明，上述两个铰链或橡胶轴承借助相同的栓或类似物固定，所述栓或类似物也固定两个横导杆的铰链或橡胶轴承。优选所述两个铰链或类似物被压入轮架的适合的容纳部中并且分别通过一个栓或类似物固定在纵导杆上，通过该栓或类似物还将压入横导杆中的橡胶轴承固定在纵导杆上。借助这种特别有利的布置或连接不仅将结构空间需求减少到最低程度而且也尽可能简化了安装过程，因为仅需两个螺纹连接装置、即通过两个栓来连接轮架与纵导杆和两个横导杆。

例如可在轮架上设置两个所谓的支承法兰，所述支承法兰大致沿垂直方向并且至少近似沿车辆横向延伸并且因此分别描述一个至少近似垂直于车辆纵向的平面，两个支承法兰可位于共同的平面中或位于仅稍微间隔开的平面中。在每个支承法兰中例如可压入带销铰链（例如参见DE102004017639A1）的铰链壳体（“头部”），带销铰链的铰链销大致水平地至少近似沿车辆纵向延伸并且在此穿过纵导杆的至少一个法兰或舌片并且还容纳压入两个横导杆之一中的橡胶轴承，该橡胶轴承例如在中间垫有间隔垫片的情况下支撑在纵导杆的法兰（或舌片）上并且通过旋拧到铰链销自由端部上的螺母固定或者说被整体压紧到纵导杆法兰（舌片）上。在此，带销铰链的铰链销构成独立权利要求中提到的栓并且两个带销铰链的铰链球的球中心描述所述转动轴线。

或者代替这种示例性提出的带销铰链，也可在轮架的同样仅示例性提出的支承法兰中嵌入常见的橡胶轴承或球铰链（“球套筒铰链（Kugelhülsengelenk）”）或一般性来说具有至少一个微小的、即在足够的角度范围上延伸的转动自由度的铰链，然后该铰链和两个横导杆之一的橡胶轴承或铰链一起分别借助栓、优选螺栓、也许在中间设有间隔垫片的情况下固定在纵导杆上或者说压紧到纵导杆上。

还要明确指出，当前提到的轮架的支承法兰仅仅是用于本发明一种实施方式的可能的示例。替换的实施方式当然是可能的；重要的仅在于，轮架通过两个构成一个大致垂直延伸的转动轴线的铰链或橡胶轴承或类似物分别借助一个栓或类似物连接到纵导杆上，并且每个栓还通过另一铰链或橡胶轴承或类似物用于将横导杆之一固定到纵导杆上。相应橡胶轴承或铰链在所述栓上的布置在此可以是单点或双点的，即例如在轮架上代替一个支承法兰可设置两个并排的舌片，所述舌片分别描述一个至少近似垂直于车辆纵轴线的平面并且在舌片之间例如借助所述栓夹紧橡胶轴承。当然纵导杆也可铰接固定在轮架上，其方式是，在纵导杆中适合地嵌入两个铰链，所述铰链分别借助一个栓固定在轮架上，通过所述栓还将两个横导杆之一固定在轮架上。

所述转动轴线或构成该转动轴线的铰链或类似物——根据本发明轮架围绕其可相对于纵导杆转动——提供了一个自由度，该自由度根据本发明通过所谓的转向横拉杆元件约束，该转向横拉杆元件通过致动器（伺服马达）可至少以分量沿车辆横向可移动。转向横拉杆元件在轮架上的铰接点在这种移动中描述一个短的圆弧段，该圆弧段的中心点位于所述转动轴线上。基于作用于可转动地固定在轮架上的车轮上的外侧力可在轮架和固定在车轮悬架上的适合位置上或车身上的车轮悬架区域中的致动器之间出现相对运动，因此所述转向横拉杆元件应这样铰接在轮架和/或致动器的可移动的调节元件上，使得至少致动器的调节元件、优选还包括转向横拉杆元件本身基本上不承受横向力和不围绕调节元件或转向横拉杆元件的轴线定向的转矩。由此避免致动器通过这种外侧力（车轮侧向滑动力、车轮纵向力和垂直力）受损。

原则上可为后轴的每个轮架配置自身的致动器，该致动器优选支承在纵导杆上，或者可为后轴的两个轮架配置一个唯一的大致设置在中央的致动器，该致动器例如支承在一个轴架或车身上。原则上致动器的支承可构造成刚性或本身铰接的。铰接时提供这样的可能性：致动器的调节元件——其例如可以是由电动马达（作为真正的致动器）通过适合的传动机构（作为致动器组成部分）可纵向移动的螺杆——不承受作用于该螺杆的横向力和转矩，其产生于外侧的作用于由轮架支承的车轮上的力，在此当然应这样构造致动器的铰接支承，使得致动器调节元件的运动无失真地传递到与之连接的转向横拉杆元件上。

已经提到过作用于由轮架支承的车轮上的力，所述力如通常那样支撑在两个横导杆和纵导杆以及车身上的支承弹簧元件上。根据在轮架和纵导杆之间构成所述转动轴线的铰链的设计可以建议：在轮架和纵导杆之间设置另一优选稍微有弹性的支撑机构，但该支撑机构必须具有用于由致动器引起的轮架相对于纵导杆的转动运动的自由度。即为了更加牢固且更加刚性地相对于纵导杆支承轮架而且不使致动器的可移动的调节元件受到负荷，可在轮架和纵导杆之间设置或实现一个附加的、优选沿行驶方向看位于所述转动轴线前方的负荷路径，该负荷路径尤其是可在垂直方向上起作用，因为这是最大负荷的方向并且通过这种从另一支撑机构形式的附加的负荷路径可为两个另外的经过构成转动轴线的铰链（或橡胶轴承）的负荷路径减轻负担。

总之，存在多种在下文中非穷举地说明的用于设计在致动器、更确切地说致动器调节元件和轮架之间的约束轮架围绕所述转动轴线的转动自由度的连接的可能性。

一种可能性在于已经提到过的通过转向横拉杆元件的连接，该转向横拉杆元件例如按照摆动支座的方式设置，在此力传递可仅在一个（唯一）的方向、即转向横拉杆元件的纵向上进行。在此致动器（如上所述例如通过传动机构和电动马达构成）可与纵导杆固定连接。通过将致动器在一定程度上设置在纵导杆内，致动器仅需小的结构空间，但由此虽然对于致动器调节元件所需的贯通部而降低了纵导杆的强度，这另一方面可通过将致动器壳体作为支承结构巧妙地结合到纵导杆中再次得到补偿。根据一种替换的实施方式，致动器可以是转向横拉杆元件的组成部件并且因此如上所述例如铰接在纵导杆上（在此车辆后轴的每个车轮具有自身的致动器）直接地或在中间连接有轴架或类似物的情况下间接地支承在车身上，在此除了两个车轮自身的致动器外也可设置一个优选设置在中央的用于车辆两个后轮的致动器。

另一用于约束轮架的通过所述转动轴线构成的相对于纵导杆的转动自由度的可能性在于已经提过的转向横拉杆元件和构成轮架相对于纵导杆的上述附加支撑机构的附加元件。除了转向横拉杆元件外，优选轮架的位于连接转向横拉杆元件区域中的区段与纵导杆通过这样的附加元件连接，该附加元件至少具有用于轮架的转向运动或转动运动所需的自由度。通过该附加元件轮架与纵导杆更加刚性地连接并且为经过构成转动轴线的铰链的力路径或负荷路径减轻负担。当然附加元件也可与致动器的壳体连接或支撑在致动器壳体上，尤其是当该壳体如上所述设计成纵导杆的共同支承结构时。按一种有利的扩展方案的意义，该扩展方案作为一种可能的实施例在附图中被示出并且在下文中还将被详细说明，转向横拉杆元件可在结构上集成到所述附加元件、即在轮架和纵导杆之间的另一支撑机构中。

附图说明

下面借助两种实施例说明本发明，图1至4中示出第一种实施例（没有上一段中提到的附加元件），而图5示出具有这种附加元件的第二种实施例，图5a示出局部放大图。具体而言，图1示出从斜上方从外部看轿车左后轮的根据本发明的悬架的视图，图2示出从外部看该悬架的水平视图，图3示出从上方看的俯视图并且图4为沿车辆纵向逆着行驶方向向后看的局部放大图和局部剖面图。图5示出第二种实施例的与图4相应的局部图，其中局部X处在图5a中再次放大示出。在所有视图中相同元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

轮架的附图标记为1，其又可称为转动支承件，因为在该轮架1或者说转动支承件1上车轮以原则上常见的方式围绕其轴线A可旋转地支承，该车轮可与轮架1一起围绕一个大致垂直延伸的转动轴线S稍微转动，以便能够借助致动器2有针对性地可改变地调整在数值上相对小的前束角。相对于在附图中未示出的车身，轮架1通过一个大致沿车辆纵向定向的纵导杆3以及两个大致沿车辆横向定向的横导杆4、5引导，所述横导杆在当前在垂直投影中大致重叠（参见图3），但至少在沿车辆纵向观察（参见图4）时处于不同平面中并且不相交。每个横导杆4、5在端侧具有内侧轴承孔4i或5i和外侧轴承孔4a或5a，在其中分别压入一个橡胶轴承6（仅在内侧轴承孔4i、5i上可见）。

纵导杆3在其沿行驶方向的前端部上具有套筒3a，该套筒保持未示出的轴承，通过该轴承，纵导杆3的前端部固定在车身b3上。纵导杆3在其后侧区域中在其上棱边附近及其下棱边附近分别具有两个舌片3b，每个舌片描述一个至少近似垂直于车辆纵轴线的平面。明确地说，在图3中清晰可见的通过舌片3b形成的平面以小于90°角相对于车辆纵轴线L的倾斜应包括在概念“至少近似垂直于车辆纵轴线”的范围中。

在纵导杆3的两个上侧舌片3b之间是上侧横导杆4的外侧轴承孔4a并且在纵导杆3的两个下侧舌片3b之间是下侧横导杆5的外侧轴承孔5a。设置在轴承孔4a、5a中的橡胶轴承6（其中心在图1、2中以附图标记6'来表示）借助贯穿舌片3b的栓8a固定在轮架1上，如在下面的段落中所说明的。因此每个横导杆4、5围绕一个至少近似沿车辆纵向定向的（并且通过所述栓8a形成的）轴线相对于轮架1可转动，以便实现车轮和车身之间的垂直运动，所述导杆3、4、5直接地或在中间连接有轴架的情况下间接地以其远离轮架1的端部铰接在车身上。

轮架1在沿车辆行驶方向位于车轮旋转轴线A前方的区段中在其上侧和下侧区域内具有向内伸出的支承法兰1a，所述支承法兰1a和纵导杆3的舌片3b一样分别描述一个至少近似垂直于车辆纵轴线的平面，并且由轮架1的支承法兰1a构成的平面大致平行于由纵导杆3的舌片3b构成的平面。每个支承法兰1a具有圆柱形的容纳部，在其中分别压入当前为带销铰链8的头部或铰链壳体8b。两个对于技术人员而言已知的带销铰链8的又称为栓8a的铰链销8a在当前在大致水平的平面中反向于车辆行驶方向向后延伸并且至少在设计位置中垂直于由支承法兰1a和舌片3b构成的平面。在此（例如图1中）上侧带销铰链8的栓8a或者说铰链销8a穿过为此设有适合的通孔的上侧舌片3b以及穿过上侧横导杆4的橡胶轴承6，并且（例如图1中）下侧带销铰链8的栓8a或者说铰链销8a穿过为此设有适合的通孔的下侧舌片3b以及穿过下侧横导杆5的橡胶轴承6。在每个至少在端部区段中设有螺纹的栓8a或者说铰链销8a的自由端部上拧上一个未标有附图标记的、但至少在图2中清晰可见的螺母，该螺母因此不仅将相应的横导杆4或5，而且也将纵导杆3固定在轮架1上并压紧到轮架上。在此通过两个带销铰链8的铰链壳体8a中的铰接性形成延伸经过铰链的在图中加粗显示的铰链中心的转动轴线S，现在轮架1可围绕该转动轴线S相对于由纵导杆3及横导杆4、5构成的复合体转动。两个支承法兰1a彼此间的精确定位在此决定了转动轴线S在空间中的位置；在此所述转动轴线大致垂直延伸地定向。当然也可如发明内容所述代替一个或两个带销铰链8设置其它的铰链装置，其借助与带销铰链8的铰链销8a功能相似的栓8a用于在轮架1、纵导杆3和横导杆4、5相互间的相应固定。

轮架1的通过转动轴线S描述的自由度当然必须受到约束，为此在轮架1上铰接基本上或至少以分量沿车辆横向延伸的转向横拉杆元件9，该转向横拉杆元件以其远离轮架1的端部连接到已经略提过的致动器2上。为此在下面还将被解释的图4、5中示出两种可能的实施方式。通过电子控制单元对例如构造为具有适合的传动机构的电动马达的致动器2的适合的控制可使转向横拉杆元件9这样沿其纵轴线移动，使得由轮架1支承的车辆后轮相对于车辆纵轴线L构成希望的前束角。

在根据图4的实施例中，所述转向横拉杆元件9构造成两件式的并且一方面包括一个另外的带销铰链11的铰链销9b，该带销铰链以其铰链壳体大致沿车辆横向定向地被压入设置在轮架1的支撑法兰1c中的圆柱形容纳部中。在该铰链销9b的自由端部上设置铰链球9a作为转向横拉杆元件9的第二元件，该铰链球嵌入球形容纳部10a中，所述球形容纳部设置在致动器2的调节元件10的自由端部上。致动器2的该调节元件10可在致动器2的仅部分示出的传动机构2b中（该致动器还包括被壳体2a包围并且可有针对性地控制的电动马达）借助该电动马达按照螺杆传动的方式纵向、即沿调节元件10的纵向移动。

由图1至4可见，致动器2以其壳体2a以及连接在其上的传动机构2b部分设置在构造为空心体的纵导杆3中，并且在纵导杆3的靠近轮架1的侧壁中设有贯通部3c，至少转向横拉杆元件9穿过该贯通部，并且贯通部3c的尺寸相对大，以便允许转向横拉杆元件9沿车辆纵向和/或垂直方向上的相对运动，所述相对运动除了由致动器2引起的转向横拉杆元件9沿车辆横向的移动外也可如发明内容所述由外侧作用于车轮的力引起。为了避免转向横拉杆元件9沿车辆纵向和/或垂直方向相对于纵导杆3和固定在纵导杆3上的致动器2的相对运动使致动器2的传动机构2b或调节元件10或其电动马达受损，转向横拉杆元件9一方面借助铰链球9a在球形容纳部10a上并且另一方面在带销铰链11的球铰链上以摆动支座的形式不承受横向力和转矩地被引导。由附图还可见，致动器壳体2a固定在支撑板7上，该支撑板在贯通部3c的边缘区域上在两侧延伸超过贯通部地与纵导杆3螺纹连接并且因此在纵导杆3上补偿了因贯通部3c引起的稳定性损失。在此支撑板7完全可以是致动器壳体2a的组成部分。

在根据图5的实施例中，致动器2如借助图1至4所述固定在纵导杆3上；但与图4的视图不同的是转向横拉杆元件9的设计。转向横拉杆元件9的套筒状区段按照十字接头的方式通过一个大致垂直定向的铰链钉21与致动器2的调节元件10的端部区段在沿车辆纵向有微小的间隙的情况下（即基本上在调节元件10的长形孔中，其沿车辆纵向设有较大半轴）连接并且可纵向移动地支承在弹性橡胶环形元件22中，该橡胶环形元件与围绕其的套筒元件23以橡胶轴承的形式嵌入纵导杆3的适合的容纳部24中。借助向外部连接所述套筒状区段上的钉状区段所示转向横拉杆元件9通过锁紧螺母12固定在轮架1的支撑法兰1c上。因此，通过致动器调节元件10沿车辆横向的纵向移动，转向横拉杆元件9也如希望的那样沿车辆横向移动。

轮架1和纵导杆3之间的略微的垂直相对运动通过转向横拉杆元件9的套筒状区段部分支撑在橡胶环形元件22中，该套筒状区段借助铰链钉21可沿垂直方向相对于调节元件10移动，使得这种相对运动不传递到致动器调节元件10上。基于在上一段落中提到的在铰链钉21和调节元件10之间沿车辆纵向的间隙，轮架1和纵导杆3之间发生的沿车辆纵向的稍微的相对运动也不会传递到致动器调节元件上。当前的转向横拉杆元件9因此不仅满足其原始功能，即约束轮架1的通过转动轴线S描述的自由度，而且还满足发明内容中提到的附加元件的另一功能，轮架1除了通过带销铰链8外还通过该附加元件支撑在纵导杆3上，使得在当前转向横拉杆元件9在一定程度上在功能上集成到构成另一支撑机构的附加元件中。在替换的在此未示出的实施方式中，转向横拉杆元件9也可仅在几何形状上集成到适合的附加元件中或独立于转向横拉杆元件9地在实现轮架1按希望围绕转动轴线S转动所需的自由度的情况下在轮架1和纵导杆3之间设置另一支撑机构。

当然，其它的替换实施方式也是可能的；例如可为后轴的两个轮架设置一个唯一的大致设置在中央的致动器，许多细节、尤其是结构方式完全可与上述说明不同地构造，且不离开权利要求书的内容。

Claims (10)

1.用于双轨车辆的借助致动器可至少稍微转向的后轮的车辆独立悬架，所述后轮的轮架(1)通过一个大致沿车辆纵向延伸的纵导杆(3)以及两个至少近似沿车辆横向延伸的并且在沿车辆纵向观察时处于不同平面中并且不相交的横导杆(4、5)引导，所述横导杆的远离轮架(1)的端部直接或间接与车身铰接连接，而每个横导杆的另一端部借助一个栓通过橡胶轴承或具有至少一个微小的转动自由度的铰链固定在轮架上，其特征在于，纵导杆也分别经由橡胶轴承或具有至少一个微小的转动自由度的铰链借助两个所述栓支承在轮架上，使得轮架可至少稍微围绕大致沿垂直方向延伸的并且由所述橡胶轴承或铰链构成的转动轴线相对于纵导杆转动，轮架的如此形成的转动自由度通过铰接在轮架(1)上的转向横拉杆元件(9)约束，所述转向横拉杆元件借助致动器(2)可至少以分量沿汽车横向移动。

2.根据权利要求1的车辆独立悬架，其特征在于，在纵导杆和轮架之间的具有至少一个微小的转动自由度的铰链构造为球套筒铰链或带销铰链。

3.根据权利要求1的车辆独立悬架，其特征在于，在转向横拉杆元件的作用链中设置至少一个铰链，该至少一个铰链使致动器调节元件不承受横向力以及不承受不围绕调节元件轴线定向的转矩。

4.根据权利要求2的车辆独立悬架，其特征在于，在转向横拉杆元件的作用链中设置至少一个铰链，该至少一个铰链使致动器调节元件不承受横向力以及不承受不围绕调节元件轴线定向的转矩。

5.根据权利要求1至4之一的车辆独立悬架，其特征在于，为后轴的两个轮架设置一个唯一的设置在中央的致动器。

6.根据权利要求1至4之一的车辆独立悬架，其特征在于，为后轴的每个轮架(1)配置一个自身的致动器(2)，该致动器支承在纵导杆(3)上。

7.根据权利要求6的车辆独立悬架，其特征在于，所述致动器刚性支承在纵导杆上。

8.根据权利要求6的车辆独立悬架，其特征在于，所述致动器铰接支承在纵导杆上，使得致动器调节元件的希望的运动不失真地传递到与致动器调节元件连接的转向横拉杆元件上。

9.根据权利要求1至4之一的车辆独立悬架，其特征在于，所述轮架除了经由通过两个所述栓固定的铰链或橡胶轴承之外还经由另一支撑机构支撑在纵导杆上，该另一支撑机构具有至少一个自由度用于轮架的由致动器引起的转动运动。

10.根据述权利要求9的车辆独立悬架，其特征在于，所述转向横拉杆元件集成到所述另一支撑机构中。