CN104108422B - 用于将转向运动传递至车轮的铰接式连接件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将转向运动传递至车轮(9)上的铰接式连接件(1)。所述铰接式连接件包含轴颈(2)和连接至轴颈(2)的转向臂(3)，车轮(9)可耦接至该轴颈(2)，配备该转向臂以用于接收和传递转向运动至轴颈(2)。转向臂(3)具有可弯曲的设计，以便其相对于轴颈(2)是弹性可偏转的。根据本发明，转向臂(3)是由单一材料组成的轴颈(2)的整体组件，提供限制装置(13)，其被设计用于在至少一个方向(C、D)上限制转向臂(3)的偏转能力的幅度。

Description

用于将转向运动传递至车轮的铰接式连接件

技术领域

本发明涉及一种用于将转向运动传递至车轮的铰接式连接件。

背景技术

在多轴的非轨道机动车辆情况下，其行驶方向由车轮彼此的位置确定。方向的改变首先是由转向运动引起的，其结果是车轮相对于彼此的位置被改变。当以低到中速驾驶过弯道时，现代的车辆被期待提供灵活、平稳的操纵。相比之下，在高速行驶时应该仍然保证最大程度的稳定性。这点非常重要，因为在这种情况下过于直接的转向可快速导致危险或者甚至不受控制的驾驶状况。

因此，转向运动发生的速度对于驾驶性能来说非常重要，尤其是在四轴和多轴的车辆中。在此背景中，在灵活和稳定之间找到合适的平衡点非常重要，以便满足在舒适性和安全性方面的高要求。这主要涉及通常包含低转向传动比(灵活性)和车辆具有转向不足设计(稳定性)的大趋势的折衷。

尤其是前轮驱动的车辆具有只有有限的转向不足的可能性。这是基于设计的，因为它们的转向机构通常位于前轮的中点的后方。增加转向不足趋势的进一步的方案是规定在转向链内部使用橡胶件。然而，橡胶件的使用会引起转向系统的滞后，这将导致转向组件之间的不准确的相互作用。

专利文献EP 1 785 335 B1公开了一种用于将转向运动传递至车轮的铰接式连接件。该铰接式连接件包含轴颈，该轴颈具有设置在其上的易曲的转向臂。可以连接至转向连杆的该转向臂在设计上是易曲的，以便所述转向臂可相对于轴颈弹性偏转。为此，该转向臂由区别于轴颈的材料制造，并且随后仅连接至轴颈。这样，当达到给定的横向力载荷时，该转向臂开始相对于轴颈弯曲，这将导致车辆所需的转向不足的增加。

其结果是，在不必面临转向精确度劣化的情况下，显著提高了以这种方式设计的车辆的转向不足趋势。而且，因此整体实现了提高车辆的驾驶性能的稳定性。然而，其所需的轴颈以及转向臂的单个生产和后续连接，及其相对于彼此的校准，连在一起增加了生产成本。此外，转向臂必须位于准确和安全地传递高的力以及呈现出充分的灵敏度的位置。为此，转向臂设计中存在其刚度相对于不同程度的力的应用基本折衷。

发明内容

在此背景下，本发明解决的问题是确定一种上述的改进的铰接式连接件，其尽管保留了可弯曲的转向臂的有利属性，但允许更快和总体成本更低的生产。

该问题由具有以下特征的铰接式连接件解决。本发明的进一步特别有利地实施例在下面公开。

必须指出的是，在以下说明书中单独列出的特征可以彼此以任何在技术上可行的方式结合和说明本发明的进一步的实施例。该说明书，尤其是与附图相结合，具体描述和详细说明了本发明。

根据本发明，配备用于传递转向运动至车轮的铰接式连接件，包含与车轮耦接的轴颈。此外，轴颈包含与其连接的转向臂，配备该转向臂以用于接收和传递各自的转向运动至轴颈和由此至车轮上。转向臂本身是可弯曲的设计，以便其关于轴颈是弹性可偏转的。根据本发明，转向臂在这种情况下被配置作为由单一材料组成的轴颈的整体组件。

根据本发明的铰接式连接件的特征是，其包含了较少数量的必须生产和彼此连接的单个部件，原因是由单一材料组成的转向臂连同轴颈的整体实施例。其结果是，比其它的常规生产需要更少的生产步骤，并给出了一种用于制造这种铰接式连接件的非常经济的制造方法。尽管产生这些节约，但是以这种方式生产的铰接式连接件继续保持了可弯曲的转向臂的有利属性，因为所述转向臂，考虑到其设计方式，可以是关于轴颈弹性可偏转的。在这种情况下至少在一个方向上促进转向臂的这种弹性偏转性能。

因为转向臂是由单一材料组成的轴颈的整体组件，其材料属性与轴颈的材料属性最初并无差别。然而，可以想到，转向臂的材料属性的将会被改变，例如，通过相对于轴颈的其余部分选择性引入的热处理或其后续的硬化。可选择地，用于生产的半成品可包含至少两个由单一材料组成的整体组件，其在材料属性上彼此不同。

转向臂的偏转能力特性优选在不同情况下由转向臂的横截面形状配置。这样，转向臂在不同情况下在其所需的弹性偏转能力的方向上接收所需的阻力模数。这样，能够设置所需的弯曲性能。

转向臂在其纵向范围内可具有统一的横截面形状。

因为转向臂作为位于轴颈上的悬臂，其最大的弯矩载荷通常发生在其位于轴颈上的原点区域内。这意味着在可选择的实施例中，横截面形状也可以有不同的配置，并因此在转向臂的纵向范围内变化。

转向臂的变化的横截面形状在不同情况下优选适应于弯矩载荷的分布。在材料和由此重量上的节约应该在这种情况下被看作是优势。因为车辆底盘的非簧载质量中的铰接式连接件的数目，其最大的减少与舒适性和驾驶性能方面的优势关联。

此外，转向臂可呈现选择性地引入的横截面变化甚至通孔，以便实现关于其易曲性的期望性能。

轴颈可能是铸铁或锻造的组件以及通过切削加工工序制造的。除了由铁制造轴颈外，例如，其它材料或例如铝等金属的使用，当然也预期被包含在本发明的框架内。制造也可以同样地通过铸造或锻造以及切削加工工序完成。上述材料的组合在原理上也是可行的。

根据本发明的铰接式连接件适合作为车辆悬架的前铰接式连接件。该铰接式连接件当然也可以属于车辆后悬架，只要其被配置为可操纵的并因此旨在呈现可弯曲地配置的转向臂的有利属性。由于转向臂的弹性偏转能力，例如在后轮转向的情况下的任何振动的传递，可以以这种方式被减少到最小。此外，当根据本发明的铰接式连接件用在前悬架上时，该优点也必须被提及。

该悬架可以是麦弗逊式前轮悬架。可选择地，该悬架也可以由单个杆组成，其中，弹簧元件和减震器元件被彼此分开地设置。

根据本发明提供限制装置。该限制装置被设计用于限制转向臂的偏转能力在至少一个方向的幅度。换言之，利用限制装置，转向臂的易曲性可在至少一个方向上被限制，以最大化关于轴颈的弹性偏转能力。

这样，转向臂的实施例无需被设计用于接收或传递峰值负载，但是当力很小时，其可以被首先定向至弹性偏转能力。在这种易弯曲的实施例中，不必保证转向臂的耐久性，然而，因为其将经受超过力的给定水平的过度偏转，甚至可能会损坏，换言之，折断。在此背景下提供了限制装置，目的是限制转向臂的偏转能力。这样，在较高的力时，转向臂的任何塑性变形甚至其由破裂造成的损坏都被有效地防止。

由于限制装置的设置，充分的易曲性和同时高负载能力的不兼容特性能够以一种有利的方式结合。

限制装置可配置作为受拉杆件，例如，其防止或至少阻止进一步的偏转超出转向臂的预先确定的偏转幅度。相比之下，在一个可选择的实施例中，限制装置也可以配置为压力件。这样，可以通过限制装置针对超出所述转向臂的预先确定的偏转幅度而保持转向臂。

原则上，限制装置可以以这样一种方式配置，即，其随着转向臂的偏转的增加而呈现突然或不断增长的限制作用。当然也可以想到是这些的结合。

不考虑限制装置上的负载，作为限制装置允许的转向臂的偏转能力的张紧幅度，根据特定的驾驶条件被动态调整。

这例如可能会借助于限制装置从转向臂的区域间隔变化来产生。这样，转向臂必须覆盖不同的路径，直到该限制装置的限制效果生效。

限制装置例如可以根据不同情况和/或空间条件下的需要被设置在车辆的区域上。这样，当车辆沿直线行驶时，限制装置，例如，由于其距离位置，可允许转向臂的较大的偏转能力。当转向角增加并通过转向臂围绕轴颈的旋转轴线的相关旋转，所述轴颈之后在限制装置的方向上移动。这样，限制装置和转向臂之间的可能的间隙变得更小。其结果是，例如，当转向角增加时，转向臂的可能的偏转幅度线性减小。

以紧凑设计为背景，限制装置可优选被设置在轴颈上。与之前所描述的在其余车辆的配置相比，实现了限制装置独立于转向角的效果。这主要集中于发生在转向臂上的横向力载荷。

根据特定的应用，限制装置当然也可以配置成使其效果是独立于转向角的，不管在轴颈上的配置。

在一个有利的实施例中，限制装置可包含第一限制臂。所述限制臂优选在转向臂的方向上延伸，其中，转向臂能够在其偏转状态的至少一个方向上保持抵靠限制臂。限制臂的这种配置产生了紧凑的设计。此外，限制臂和转向臂在有利的点的接触，可通过以有利的方式平行于转向臂延伸的限制臂来实现。

限制臂可以，例如，设置在转向臂平面的内部或外部，在该平面中，可实现其期望的偏转。

在第一种情况下，限制臂可具有限制器的功能，以便从预先确定的偏转程度，转向臂靠在所述限制器上或由其保持。这样，转向臂的偏转仅由限制臂在一个方向上限制。在后一种情况下，限制臂可呈现为合适的装置，以便创建限制偏转所需的与转向臂的连接。这可能是U形配置，例如，并且至少部分地封闭转向臂。U形的支柱之后作为限制器，在限制器之间转向臂可以以其它方式自由移动的。这样，转向臂的偏转能力被限制在两个相反的方向上。

在本发明的附加部分中，限制装置可包含除第一限制臂之外的另外的第二限制臂。第二限制臂优选同样在转向臂的方向上延伸。这样，转向臂可以以这样一种方式被设置在第一限制臂和第二限制臂之间，即，在不同情况下，所述限制臂可在其偏转状态的两个相反的方向上保持抵靠于两个限制臂其中之一上。

为此，转向臂无需设置在两个限制臂之间的平面中。可以设想转向臂或两个限制臂每个都有突出部，通过其实现转向臂和限制装置之间的限制连接。

以一种有利的方式，在两个相反方向上的转向臂的偏转能力的限制作用由此实现。

转向臂自身可因此呈现整体平衡，这允许相对于低横向力的更大的转向不足趋势。关于高横向力，其可以在行驶中由于凹坑或与路边石接触而发生，例如，转向臂不再需要呈现其自身的相应阻力。这使得限制装置的限制或至少减震效果在转向臂的预先确定的偏转幅度以上开始起作用成为可能。

利用本发明，在其延伸方面设计尽可能短的转向臂是可能的。这样，例如转向臂的快速响应是可能的。基于在转向臂的自由端的区域内接受横向力，因为其组件长度变得非常短，其杠杆臂长度也相应地减少。这样，引入至转向臂中的转向运动可被传递给轴颈并因此更直接地传递给车轮。

在一个进一步有利的实施例中，规定了限制装置可能是由单一材料组成的轴颈的整体组件。由此产生的优点在于简单的生产方法，其无需多个单个组件的分开制造和随后将彼此组装成整体。与轴颈的转向臂结合，该转向臂同样配置为由单一材料组成的整体组件，实现了生产一种紧凑的根据本发明的转向装置的可能性，可以通过仅有较少的操作步骤实现该转向装置。

关于在不同情况下轴颈、转向臂和限制装置由单一材料组成的整体实施例，转向臂优选设计成通过至少一个切口与限制装置隔开。该切口优选从转向臂的自由端引入。在这种情况下，切口延伸在转向臂和至少一个限制装置的限制臂之间。

由此产生的优点可以从限制装置和转向臂的最初的连接实施例中看出，通过在在功能性方面彼此分开的组件中设置切口，该限制装置和转向臂仅在功能上发生变化。特别地，当限制装置包含一个或两个限制臂时，可通过一个或至少两个切口容易地将其与转向臂隔开。

以这种方式，限制装置和转向臂可最初形成一个单元，其在之后的生产中通过从自由端引入的切口至少部分地彼此隔开。上述凹进部分当然也可以被正好呈现在限制装置和转向臂成形的起点位置。随后引入切口的优点在于将其以极为精确的方式设置的可能性。通过使用控制工具，例如，可以实现高尺寸稳定性和由此在限制装置和转向臂之间的精确的平衡。

与轴颈、转向臂和限制装置由单一材料组成的整体实施例结合，其限制臂可通过凹进部分的简单设置与转向臂分隔开，反之亦然。

特别是针对批量生产和根据本发明的铰接式连接件设计的背景，其尽可能统一并且适于尽可能多的不同的车辆，所述铰接式连接件最初可能具有相同的基本形式。关于转向臂可能的偏转幅度的特定属性及其阻力模数可在之后通过切口的设置被单独设置。关于转向臂所需刚度的进一步调整可通过其横截面的进一步变化实现。

转向臂可优选在其自由端具有耦接部分，提供该耦接部分以用于吸收被传递的转向运动。关于这点，转向臂在其保持状态中呈现出其耦接部分至少部分地与限制装置接触，这被视为有利的。耦接部分相应地基于此目设计，以便通过限制装置与转向臂的耦接部分的接触来实现其限制效果。

耦接部分和限制装置之间的必要的接触区域优选为至少部分地呈现刚性接合，这是为了将在转向臂的保持状态中从其传递来的力安全地和具有尽可能少磨损地引入到限制装置中。

转向臂的耦接部分特别优选提供用于将其附接于车辆的转向连杆。

在一个可选择的实施例中，转向臂在其保持状态可呈现在所述转向臂的自由端和轴颈之间与限制部件至少部分地接触。换言之，本发明设计将限制装置和转向臂之间的限制接触实现在转向臂的区域，这对于设计和要求而言是有利的。

限制装置和转向臂当然可以是关于彼此平衡的，以便当转向臂被保持时发生的接触在更大的部分进行。针对节约用料和轻量化设计的背景下，接触区域优选适用于传递最大的力。

特别是在与限制装置的接触区域位于例如转向臂的耦接部分及其在轴颈上的原点之间的区域的情况下，仍然存在转向臂伸出该接触区域的其余部分。这样，转向臂也可以仍然在其保持状态呈现剩余的易曲性。基于此设计，转向臂的弹性偏转能力的有利属性可以因此同时以高转向精度被进一步用在这一状态中。

本发明示出了一种与现有技术状态相比改进的铰接式连接件，尽管保留了可弯曲的转向臂的有利属性，但其允许更快和整体更具成本效益的生产。特别是由于限制装置的设置，在转向臂关于不同程度的力的应用的刚性方面，转向臂设计中其它方面必要的折衷显著减小。这是由于这一事实，即，转向臂可设计具有减少的刚性，以便允许快速响应。同时，保证了车辆极为精确的操作，因为一旦转向臂伴随与规定负荷关联的偏转达到规定负荷，其可以保持在限制装置上。

附图说明

本发明的进一步有利的细节和效果，借助于附图中示出的示例性的实施例，在下面被更详细的解释。附图中：

图1示出了根据本发明的铰接式连接件的透视图；

图2示出了图1的铰接式连接件结合车轮和车辆转向连杆部分的示意图的平面图；

图3示出了作为第一个变体的图2的铰接式连接件的部分的示意平面图；和

图4示出了作为第二个变体的图3的铰接式连接件的部分的进一步的示意平面图。

附图标记

1 铰接式连接件

2 轴颈

3 转向臂

4 第一接受口

5 第二接受口

6 3的原点

7 3的自由端

8 耦接部分

9 车轮

10 轮轴

11 转向连杆

12 连接件

13 限制装置

14 13的第一限制臂

15 13的第二限制臂

16 第一切口

17 第二切口

18 14和15上的增厚部分

A 平移运动

B 旋转运动

C 方向

D 方向

具体实施方式

在不同的附图中，相同的部分利用相同的附图标记表示，以便其通常仅被描述一次。

图1示出了根据本发明的铰接式连接件1的透视图。铰接式连接件1包含轴颈2和连接至轴颈2的转向臂3。转向臂3以可弯曲的方式配置，但并未呈现更多细节，以便其能够关于轴颈2在至少一个方向上是弹性可偏转的。

根据本发明，转向臂3被配置作为由单一材料组成的轴颈2的整体组件。

设置轴颈2被提供有具有针对未详细示出的弹簧支柱管的第一接受口4，在该弹簧支柱管中设置有同样并未详细示出的减震器。该弹簧支柱管具有弹簧板，其同样并未详细示出。为了完成当前的铰接式连接件1以形成麦弗逊式悬架支柱，还需要未示出的弹簧，弹簧被围绕减震器的一部分设置，并且可以被设置在弹簧板上。本发明当然也包含轴颈呈现为旋入式减震器的实施例，例如，其中，弹簧支柱管的接受口可被省去。

在相对于弹簧支柱管的第一接受口4大体上呈直角对准偏移的位置，轴颈2具有第二接受口5，其用于接受未详细示出的车轮轴承。

关于转向臂3，很明显，转向臂3在自由端7上具有耦接部分8，其在轴颈2上相对于原点6放置。

在图2中示出了图1的示意图中的铰接式连接件1结合更多元件的平面图。为了传递转向运动给车轮9，车轮9通过轮轴10与轴颈2耦接。轮轴10基于此目的安装在车轮轴承内部，其可配置在第二接受口5中，但并未详细示出。这样，车轮9连接至轴颈2并在其上旋转引导。

为了通过未详细示出的方向盘的旋转传递转向运动给车轮9，方向盘的旋转运动被初步转换成转向连杆11的平移运动A。转向连杆11通过合适的连接件12连接至转向臂3的耦接部分8。连接件12可以是具有球形接头的设计。

转向连杆11的平移运动A可通过转向臂3被再次转换成铰接式连接件1的旋转运动B。这是可能的，因为轴颈2以这样一种未详细示出的方式被旋转地引导，即，围绕例如延伸穿过弹簧支柱管的第一接受口4的旋转轴线旋转的方式。通过将转向连杆11连接至转向臂3，可以改变所述转向臂的对齐方式，其中，整个铰接式连接件1围绕上述旋转轴线的旋转运动B，通过所述转向臂至轴颈2的连接来完成。

具有转向臂3的铰接式连接件1的部分的示意图以如图2中的相同的表示方法示出于图3中。在本实施例中，提供限制装置13，其被设计用于，例如，限制可弯曲的和由此弹性可偏转的转向臂3的偏转能力的幅度。

限制装置13以未详细示出的方式优选设置在轴颈2上。在当前的情况下，该限制装置13包含第一限制臂14和第二限制臂15。两个限制臂沿转向臂3的方向延伸。这种情况下的转向臂以如下方式设置在第一限制臂14和第二限制臂15之间，这样，所述转向臂可在不同情况下在其偏转状态的两个相反的方向C、D上被保持，在不同情况下抵靠于两个限制臂14、15之一。

特别优选地，限制装置13和转向臂3是以未详细示出的方式由单一材料组成的轴颈2的整体组件。由于限制装置13的配置，不充分的易曲性和同时高负载能力的不兼容特性能够被结合起来。

可以看出，转向臂3被第一切口16和第二切口17从其自由端8与限制装置13分隔开。为此，两个限制臂14、15和转向臂3仅由上述两个切口16、17将彼此分开并彼此间隔。通过限制臂14、15和转向臂3之间的两个切口16、17形成的间隙，所述转向臂可以在限制臂14、15之间在两个相反方向C、D上从其正常位置被偏转，其中转向臂3至少呈现其耦接部分8与限制装置13的限制臂14、15的部分接触。

图4示出了图3的限制装置13的可选择的实施例。与图3的变体相比，很明显在这种情况下，限制装置13的限制臂14、15具有更短的设计。而且，限制臂14、15在其端部被提供具有增厚的部分18，以便减小在不同情况下通过切口16、17实现限制臂14、15和转向臂3之间的间隙。此外，上述增厚部分18有助于提供足够的和确定的接触区域，转向臂3可在不同情况下在其偏转状态中抵靠该区域。

Claims (8)

1.一种用于将转向运动传递至车轮(9)上的铰接式连接件，包含轴颈(2)和连接至轴颈(2)的转向臂(3)，车轮(9)可耦接至该轴颈(2)，配备转向臂以用于接收和传递转向运动至轴颈(2)，转向臂(3)具有可弯曲的设计，以使其相对于轴颈(2)是弹性可偏转的，

其特征在于，

转向臂(3)是由单一材料组成的轴颈(2)的整体组件，提供限制装置(13)，其被设计用于在至少一个方向(C、D)上限制转向臂(3)的偏转能力的幅度，转向臂(3)在其自由端(7)具有耦接部分(8)，配备该耦接部分以用于吸收传递的转向运动，转向臂(3)在其保持状态中呈现其耦接部分(8)与限制装置(13)的至少部分地接触。

2.根据权利要求1所述的铰接式连接件，

其特征在于，

限制装置(13)被设置在轴颈(2)上。

3.根据权利要求1所述的铰接式连接件，

其特征在于，

限制装置(13)包含在转向臂(3)的方向上延伸的第一限制臂(14)，所述转向臂(3)能够在其偏转状态的至少一个方向(C、D)上被保持抵靠于限制臂(14)。

4.根据权利要求3所述的铰接式连接件，

其特征在于，

限制装置(13)包含在转向臂(3)的方向上延伸的第二限制臂(15)，转向臂(3)以如下方式设置在第一限制臂(14)和第二限制臂(15)之间，即，在不同情况下，所述转向臂在其不同情况下的偏转状态的两个相反的方向(C、D)上被保持抵靠于两个限制臂(14、15)其中之一上。

5.根据权利要求1所述的铰接式连接件，

其特征在于，

限制装置(13)是由单一材料组成的轴颈(2)的整体组件。

6.根据权利要求1所述的铰接式连接件，

其特征在于，

转向臂(3)通过至少一个切口(16、17)与限制装置(13)间隔开。

7.根据权利要求1所述的铰接式连接件，

其特征在于，

耦接部分(8)将转向臂(3)连接至车辆的转向连杆(11)。

8.根据上述任意一项权利要求所述的铰接式连接件，

其特征在于，

转向臂(3)在其保持状态中在其自由端(7)和轴颈(2)之间呈现与限制装置(13)至少部分地接触。