CN104470733A - 用于车辆的后桥的轮悬架装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的后桥的轮悬架装置(10)，具有：在摆动区域中可转向的、用于固定车轮(100)的轮毂托架(20)；以及用于把轮毂托架(20)铰接在车辆的车身(200)上的多个控制臂(31、32、33、34、35)；还具有用于抑制轮毂托架(20)相对于车身(200)的运动的减振装置(40)。减振装置(40)通过轮毂托架连接件(42)与轮毂托架(20)，其中轮毂托架连接件(42)布置在车轮(100)的通过轮毂托架(20)的摆动区域限定的轮空间(110)的连接区域(50)中，在轮空间(110)的所有朝向车身(200)的区域中所述连接区域具有至车身(200)的最大的直接间距。

Description

用于车辆的后桥的轮悬架装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的后桥的轮悬架装置，一种车辆的后桥以及一种用于在车辆的轮悬架装置中对减振装置的轮毂托架连接件进行定位的方法。

背景技术

用于车辆的轮悬架装置原则上是已知的。例如，DE 102010030292A1基本上描述了这种后桥。同样已经已知的是，车辆的后桥或相应的轮悬架装置设计为可转向的。这种可转向的后部轮悬架装置或可转向的后桥的优点在于，在车辆尺寸较大时也能实现方便的跟踪(行迹保持)或较窄的转弯半径和较窄的转向圆。通过可转向的后桥还能改善行车稳定性。

然而在已知的可转向的后桥或用于后桥的可转向的轮悬架装置中不利之处在于，其不利于车辆的宽度尺寸链(Breitenmasskette)。因此，规定后桥的轮悬架装置的可转向性意味着，必须扩宽车辆的车辙或者必须减小两个外部轮悬架装置之间的装载扩展区域。装载扩展区域缩小使车辆的行李室的装载能力降低。车辙扩宽使得车辆的空气动力学状况变差且也部分地因为外观原因而是不利的。因此，干预宽度尺寸链的必要性在于，由于轮悬架装置的可转向性能够使固定在轮悬架装置上的车轮在轮空间中运动。这种可运动性是围绕相对于车辆竖直定向的轴，即转向轴的摆动。由此得到调节的轮空间阻止了，会在该轮空间中毁坏对轮悬架装置的技术功能性必要的内部配件。因此，在已知的轮悬架装置中必要的是，容忍车辙扩宽，以便还能以期望的方式保持整体的技术功能性，尤其是减振和弹动性能。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种用于车辆的后桥的轮悬架装置、车辆的这种后桥以及一种相应的用于对车辆的后桥用的减振装置的轮毂托架连接件进行连接的方法，所述轮悬架装置、后桥以及方法至少部分地克服了前述缺点。本发明的目的尤其在于，提出一种用于车辆的后桥的轮悬架装置、车辆的这种后桥以及一种用于对车辆的后桥用的减振装置的轮毂托架连接件进行定位的方法，所述轮悬架装置、后桥以及方法以价廉且简单的方式提供具有尽可能小的空间需求的、可转向的后桥。

上述目的通过具有权利要求1所述特征的用于车辆的后桥的轮悬架装置、具有权利要求11所述特征的车辆的后桥以及具有权利要求12所述特征的用于对轮毂托架连接件进行定位的方法实现。由从属权利要求、说明书和附图得到本发明的其它特征和细节。在此，结合根据本发明的轮悬架装置描述的特征和细节在结合根据本发明的方法以及根据本发明的后桥时当然同样适用，且相应地反之亦然，从而相对于各个发明方面的公开内容始终可以相互参考。

根据本发明的用于车辆的后桥的轮悬架装置具有在摆动区域中可转向的、用于固定车轮的轮毂托架。此外，还设有用于把轮毂托架铰接在车辆的车身上的多个控制臂。此外，还有用于对轮毂托架相对于车身的运动进行衰减的减振装置。在此，减振装置通过轮毂托架连接件与轮毂托架连接。根据本发明的轮悬架装置的突出之处是，轮毂托架连接件布置在由轮毂托架的摆动区域限定的车轮轮空间的表面区段的如下的连接区域中：该连接区域是轮空间的所有面对车身的区域中距车身的直接间距最大的区域。

根据本发明的轮悬架装置优选设计为五连杆式轮悬架装置，即具有五个不同的控制臂用于把轮毂托架铰接在车辆的车身上。其尤其是两个横向控制臂，两个纵向控制臂以及转向横拉杆或控制拉杆。当然原则上轮悬架装置可以具有驱动轴，即被驱动的轮毂托架。

根据本发明重要的是，轮毂托架连接件布置在规定的连接区域中。为此，可观察由轮毂托架的摆动区域限定的车轮轮空间。如果车轮固定在轮毂托架上，则可以通过使轮毂托架转向而使之在摆动区域中进行摆动运动，即发生用于使车轮转向的摆动。如果对在两个极端位置(即可转向的轮毂托架的完全左止挡部和完全右止挡部)之间的所有运动以及轴的弹动进行考察且把所有位置叠加起来，则产生所谓的轮空间，在可转向的轮毂托架的摆动区域的极端情况之间的所有运动情况中，车轮都不离开该轮空间。换句话说，能够由车轮占据的所有区段都位于该轮空间内部，而该轮空间外部的所有区域都不能被车轮占据。

根据本发明，使轮空间朝向车辆车身的区域，即表面区段彼此比较。在此，基于与车身的“直接”间距值进行比较。车辆的每个区域根据观察方向具有至车身的不同间距。在本发明的意义上，直接间距应该理解为：在所有这些可能的间距中最短的间距。因此，对轮空间的每个朝着车辆车身的区域来说，可确定这种明确的直接间距。该间距也可以限定为该区域和车辆车身之间的最短可能间距。根据本发明，具有最大直接间距的区域被选择为连接区域。至车辆车身的该最大直接使得导致在存在轮空间和车身之间的最大自由空间的地方限定连接区域。因此，沿着宽度尺寸链的方向通过在轮空间与车身之间的最大自由空间精确地限定了如下的位置：该位置提供了最大可能的结构空间深度以用于布置其它组件。由此，在该区域中提供最大的结构空间供使用，在该结构空间中尤其布置了减振装置以及可与减振装置上的轮毂托架连接件连接。

根据本发明，通过这种方式减振装置可以通过轮毂托架连接件与轮毂托架在如下位置处连接：该位置通过使可供使用的结构空间最大而保持了车辙宽度还有保持了用于车辆的装载扩展距离。因此可以在不改变车辆的基本几何尺寸的情况下提供灵活的后桥供使用且同时在弹簧且尤其是减振装置方面保持已知的功能性。

根据本发明，轮毂托架连接件可以直接与轮毂托架连接，也可以间接与轮毂托架连接。因此，可以通过例如形式为连接眼孔的轮毂托架连接件把减振装置直接连接在轮毂托架上。减振装置也可以借助于轮悬架装置连接在控制臂之一上且进而通过该控制臂与轮毂托架间接连接。

在本发明的意义上，可转向的轮毂托架尤其是如下的轮毂托架，该轮毂托架在对后桥的摆动区域中可摆动。例如，这种摆动区域在约±5°的范围内。

通过减振装置或尤其是轮毂托架连接件的根据本发明的布置实现了，减振装置在结构空间的利用方面最佳地布置在轮空间和车身之间，从而有效地避免了车辆和减振装置之间的碰撞且同时使可利用的结构空间最大化。

根据本发明，直接间距尤其是沿轴向垂直于或基本上垂直于车辆的行驶方向。这也可以称作车辆的横轴。优选该直接间距沿轮悬架装置的，即轮毂托架的车轮的驱动轴或驱动万向轴(如果这种驱动万向轴存在的话)的方向定向。

根据本发明，对于轮毂托架为使车轮转向而在摆动区域中进行的摆动与应当通过减振装置来衰减的车轮上、下运动进行区分。

根据本发明，在基本为圆环状或者说内部封闭的圆环(环形圆纹曲面)的轮空间中，经轮毂托架连接件的连接在轮空间的尺寸最小的区域中沿车辆横向进行。优选地通过轮空间形成了鞍形部位或鞍形区域，该鞍形部位或鞍形区域根据本发明限定为连接区域。

有利地是，在根据本发明的轮悬架装置中，通过轮毂托架的摆动区域限定的车轮轮空间可以设计为关于对称平面对称或基本上对称。在此，减振装置的轮毂托架连接件布置在该对称平面中或基本上布置在该对称平面中。由此，在行驶动力学方面产生了特别有利的布置。在关于轮毂托架的摆动区域的一个、多个或所有轮位置中，车轮的旋转轴也位于该对称轴中。对称的设计的优点还在于，提供轮空间和车身之间的额外最大化的结构空间供使用。因此，连接区域同样位于该对称平面中或该对称平面的区域中。该连接区域尤其可理解为相对于轮空间的表面的总尺寸具有很小的几何尺寸。尤其可理解为基本上点状的区域，该区域限定为连接区域。然而因为在真正的实施方案中点状的连接(即不具有任意的面积尺寸)是不可能的，所以连接区域尤其也可以理解为最小可能的面积尺寸和/或体积尺寸，该尺寸对轮毂托架连接件与轮毂托架之间的传力连接来说是必要的。

另一个优点在于，在根据本发明的轮悬架装置中，与减振装置分开地相对于轮毂托架在减振装置的对置的一侧上布置一弹簧装置用于对轮毂托架相对于车身的运动进行衰减。换句话说，根据本发明实现了弹簧功能与阻尼功能的分开。通常弹簧在沿直径方向的几何尺寸方向明显大于减振装置的直径。通过分开弹簧装置和减振装置额外地实现了沿高度尺寸链上的优势。因此，根据本发明的轮悬架装置可以通过在宽度尺寸链中额外实现的结构空间中减振装置和弹簧装置之间的分离实现高度尺寸链中的尺寸减小，从而沿该方向获得空间或减小根据本发明的轮悬架装置的空间需求。

同样有利的是，在根据本发明的轮悬架装置中(如上所述)，控制臂之一具有盆状的接纳部，在该接纳部中支承弹簧装置。因此避免了用于弹簧装置的额外的支承装置。由此减小材料需求并首先使根据本发明的轮悬架装置重量减小。该盆状的接纳部用于为弹簧装置提供支承部。

同样有利的是，在根据两个前述权利要求之一所述的轮悬架装置中，减振装置同弹簧装置支撑在同一控制臂中或上。这样也使材料成本降低并使根据本发明的轮悬架装置重量降低。此外，可以实现由减振装置和弹簧装置形成的组合的简化的设计或改进的响应性能。与已知的轮悬架装置的构件相比，仅需要适配各个控制臂，以便能够提供用于减振装置和弹簧装置的期望的支承位置。鉴于轮毂托架连接件和轮毂托架之间的连接，这种实施方案是间接的连接，即借助于相应的控制臂的一部分进行连接。

同样有利的是，在根据本发明的轮悬架装置中，控制臂中的至少一个具有弯曲的区段，该区段通过弯曲部为减振装置提供结构空间和/或为减振装置放大结构空间。弯曲的控制臂尤其沿如下方向弯曲：使其弯曲部的弧线圆点朝向限定了连接区域的区域所位于的控制臂的方向。换句话说，控制臂的弯曲的区域背离连接区域地弯曲。因此，结构空间放大或者实现了用于减振装置的结构空间。这样实现了，尤其鉴于轮毂托架连接件的定位，减振装置进一步朝向轮空间移动，因为减振装置的，尤其是减振器活塞或减振器缸的其它几何特征不存在与控制臂之一的结构空间干涉。

此外有利的是，在根据本发明的轮悬架装置中，如此布置轮毂托架连接件，即在车轮相对于车身的相对运动中轮毂托架的行程与同时产生的减振装置的行程之间的比例大于0.5：1，优选大于0.6：1，尤其大于0.7：1，且优选大于0.8：1。这种设计通过根据本发明的对轮毂托架连接件的定位才实现。因此通过这种方式可以进行减振装置和轮毂托架之间的特别接近车轮的连接。这样做特别有利，因为改进了减振器的响应特性。也可以更简单且更价廉地设计减振装置，因为该减振装置可以提供更大的行程且进而提供改进的减振。

当在根据本发明的轮悬架装置中设置了用于驱动轮毂托架的驱动轴时，得到另一个优点。在此涉及驱动式的轮悬架装置或在用于后桥时涉及车辆的驱动后桥。当然原则上也可以在非驱动的，即被动的后桥中使用根据本发明的轮悬架装置。该驱动优选通过形式为万向轴的驱动轴进行，该驱动轴与车辆的驱动装置连接。

此外同样可以在根据本发明的轮悬架装置中利用减振装置实现沿着减振轴线的减振，其中减振轴线从车辆的竖直线相对于车辆的行驶方向向后和/或朝着车身倾斜。在此也提到所谓的弹簧倾斜参量，其优选设计在约6°至约8°的范围内。换句话说，由此，减振装置和进而减振轴线也相对于车辆向内且向后倾斜。因此，减振装置的中间和上部区段已经背离轮空间倾斜，因而在结构空间方面主要针对下部区段、尤其是减振装置的轮毂托架连接件存在干涉可能。减振装置的其余部分背离轮空间倾斜，从而在定位时，基本上优选仅基于轮毂托架连接件对参量进行设计。此外，通过借助于弹簧倾斜参量的调整产生改进的减振，尤其在碾过小的障碍物时，因为有效地避免了阻碍车轮。

当在根据本发明的轮悬架装置中可转向的轮毂托架是针对关于摆动轴对称或基本对称的摆动区域设计的，得到另一个优点。该摆动区域尤其设计为在约±5°的范围内。尤其当用在后桥的两侧上，即用于两个轮悬架装置时，摆动区域的这种对称设计是有利的。因此，在两侧提供对应的摆动区域供使用，从而即使在两侧的完全振幅中，也对轮毂托架进行相同的调节并且进而提供相同的车轮定位角。这样改进了灵活驾驶性，且在摆动区域的极端位置中不会出现后桥的两个车轮之间的打滑。因为这涉及转向后桥，因此其原则上仅用于辅助转向，而不必如车辆前桥那样提供完全的摆动区域。

本发明的另一个主题是车辆的后桥，该后桥具有左侧的轮悬架装置和右侧的轮悬架装置，其中这两个轮悬架装置根据本发明设计。相应地，根据本发明的后桥具有已详细参考根据本发明的轮悬架装置说明过的相同的那些优点。在车辆的后桥的两侧的两个轮悬架装置优选相同或基本上相同，即具有相同或基本上相同的特征。

本发明的主题还在于一种用于对减振装置的轮毂托架连接件进行定位的方法，所述轮毂托架连接件用于与固定车轮的轮悬架装置的轮毂托架连接，该轮毂托架能在一摆动区域中转向，所述方法具有如下步骤：

-确定由轮毂托架的摆动区域限定的车轮轮空间；

-确定轮空间的表面区段的如下连接区域：该连接区域是轮空间的面对车身的所有区域中距车身的直接间距最大的区域，以及

-将轮毂托架连接件定位在连接区域中。

前述方法鉴于其步骤尤其针对根据本发明的轮悬架装置。在此，优选涉及一种构造方法，该构造方法还必须执行在轮悬架装置中轮毂托架连接件的定位。可以手动，也可以半自动或全自动地进行轮空间的确定。如果轮毂托架完成构造，则可以通过固定在轮毂托架上的车轮的摆动区域在经过车轮的摆动区域的模拟运动中，即当车轮在轮毂托架上摆动时限定车轮的轮空间。鉴于距车身区域的直接间距检查该轮空间。最大的直接间距实现了轮空间和车身之间的最大结构空间，从而在那里限定了连接区域。接着在该连接区域中在所述构造中定位了轮毂托架连接件。根据本发明的方法优选可用在根据本发明的轮悬架装置的构造中。相应地，根据本发明的方法带来了和参考根据本发明的轮悬架装置已经详细描述的相同的优点。

附图说明

根据附图进一步描述本发明，其改进方案以及其优点。附图分别示意性示出：

图1以俯视图示出根据本发明的轮悬架装置的第一实施方案；

图2示出根据图1的本发明轮悬架装置连同绘出的轮空间以及车轮的极端位置；以及

图3以后视图示出图1和2的实施方案。

具体实施方式

具有相同功能和作用方式的元件在图1至3中分别具有相同的参考标记。

参考图1至3说明根据本发明的轮悬架装置10的实施方案。该轮悬架装置10是五连杆式轮悬架装置，因为设置了五个控制臂31、32、33、34和35。优选地，这些控制臂31、32、33、34和35中的两个设计为横向控制臂，控制臂31、32、33、34和35中的两个设计为纵向控制臂，控制臂31、32、33、34和35中的一个设计为转向横拉杆或控制拉杆。

除了通过控制臂31、32、33、34和35进行连接外，在根据图1至3的轮悬架装置10的实施方案中，设置了形式为万向轴的驱动轴36。该驱动轴被示意性示出且驱动轮毂托架20。在该实施方案中，涉及一种车辆的后桥，其具有驱动式的轮悬架装置10和进而驱动式的轮毂托架20。

根据本发明，在该实施方案的轮悬架装置10的构造中采取如下措施。在限定了轮毂托架20的位置之后，在模拟中将车轮100固定在轮毂托架20上。接着，使车轮100在所有极端区域上运动并且在极端区域之间的中间区段上运动，其中在图2中绘出了车轮100的两个极端位置。如果绘出这些极端位置之间的所有区段，则形成了轮空间110，该轮空间整体上可能类似于具有封闭的内部空间的圆环(环形圆纹曲面)。在该轮空间110的鞍形空间中可以找到一如下的区域：该区域是轮空间110的所有朝向车身200方向的区域中(距车身)直接间距最大的区域。直接间距可理解为：在轮空间110的相应区域与车身200之间的最短距离。在该直接间距最长的情况下在如下方向上存在最大结构空间：在该方向上随后在该结构空间中定位减振装置40的轮悬架连接件42。

在图1和2中可清楚地看出，通过这种方式能使减振装置40被定位，这种定位以最佳方式在接近车轮处在轮空间110附近进行。这可以通过根据本发明的在连接区域50中的定位实现。减振装置40的这种特别接近车轮且进而远远位于外部的定位不仅改进了响应特性和减振特性，而且实现了理想地利用轮悬架装置10的结构空间，从而能够保持车辙宽度并同时保持车辆沿宽度尺寸链的方向(即沿相对车辆行驶方向F的横向)的装载扩展宽度。

像在图1至3中示出的，在轮悬架装置10的实施方案中，除了减振装置40外还设置了单独的弹簧装置60。该弹簧装置还在内部朝向车身200的方向设置在控制臂31的盆状的接纳部31a中。在同一个控制臂31中还支承减振装置40，从而间接地通过该控制臂31在减振装置40和轮毂托架20之间提供了轮毂托架连接件42。

像同样由图3能看到的那样，通过使弹簧装置60和减振装置40彼此分开实现了减小整个轮悬架装置10的总体结构高度。这样使得结构空间减小，且无需忍受对轮悬架装置10的宽度尺寸链的不利影响，因为根据本发明通过以接近车轮的方式定位减振装置40得到了用于单独的弹簧装置60的自由空间。

根据本发明也进行对减振装置40的设定或倾斜设定，即朝向车身200的方向，即关于车轮轴RA(倾斜)。当人们观察减振轴线A时，根据本发明可以有利地实现向后，即反向于行驶方向F的设定。

在图2和图1中还能在控制臂32中看到弯曲的区段32a。该区段向外弯曲，即背离连接区域50、减振装置40和弹簧装置60地弯曲，从而其得到了或扩大了用于这些单个组件的结构空间。

对实施方案的前述说明仅在示例的框架内描述了本发明。当然，该实施方案的各个特征，只要在技术上有意义都能彼此自由组合，不脱离本发明的框架。

附图标记列表

10 轮悬架装置

20 轮毂托架

31 控制臂

31a 盆状的接纳部

32 控制臂

32a 弯曲的区段

33 控制臂

34 控制臂

35 控制臂

36 驱动轴

40 减振装置

42 轮毂托架连接件

50 连接区域

60 弹簧装置

100 车轮

110 轮空间

200 车身

A 减振轴线

F 车辆的行驶方向

RA 车轮轴

Claims (13)

1.一种用于车辆的后桥的轮悬架装置(10)，具有：

在摆动区域中能转向的、用于固定车轮(100)的轮毂托架(20)；

用于使轮毂托架(20)铰接在车辆的车身(200)上的多个控制臂(31、32、33、34、35)；

用于对轮毂托架(20)相对于车身(200)的运动进行衰减的减振装置(40)，

其中，减振装置(40)通过轮毂托架连接件(42)与轮毂托架(20)连接，

其特征在于，

轮毂托架连接件(42)布置在由轮毂托架(20)的摆动区域限定的车轮(100)轮空间(110)的表面区段的如下的连接区域(50)中：该连接区域是轮空间(110)的面对车身(200)的所有区域中距车身(200)的直接间距最大的区域。

2.根据权利要求1所述的轮悬架装置(10)，其特征在于，由轮毂托架(20)的摆动区域限定的车轮(100)轮空间(110)关于一对称平面对称，减振装置(40)的轮毂托架连接件(42)布置在该对称平面中。

3.根据前述权利要求中任一项所述的轮悬架装置(10)，其特征在于，与减振装置(40)分开地，参照轮毂托架(20)在减振装置(40)的相对侧上布置有弹簧装置(60)，所述弹簧装置用于对轮毂托架(20)相对于车身(200)的运动提供弹性支撑。

4.根据权利要求3所述的轮悬架装置(10)，其特征在于，所述控制臂中的一个控制臂(31)具有盆状的接纳部(31a)，在所述盆状的接纳部中支撑所述弹簧装置(60)。

5.根据权利要求3所述的轮悬架装置(10)，其特征在于，减振装置(40)与弹簧装置(60)被支撑在相同的控制臂(31)中或上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的轮悬架装置(10)，其特征在于，所述控制臂中的至少一个控制臂(32)具有弯曲的区段(32a)，所述弯曲的区段通过弯曲部为减振装置(40)提供结构空间和/或为减振装置放大结构空间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的轮悬架装置(10)，其特征在于，轮毂托架连接件(42)布置为：在车轮(100)相对于车身(200)的相对运动中轮毂托架(20)的行程与同时产生的减振装置(40)的行程之间的比例大于0.5：1。

8.根据前述权利要求中任一项所述的轮悬架装置(10)，其特征在于，设有用于驱动轮毂托架(20)的驱动轴(36)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的轮悬架装置(10)，其特征在于，减振装置(40)使得能够沿减振轴线(A)实施减振，其中减振轴线(A)由车辆的竖直线相对于车辆的行驶方向(F)向后和/或朝向车身(200)倾斜。

10.根据前述权利要求中任一项所述的轮悬架装置(10)，其特征在于，能转向的轮毂托架(20)是针对关于摆动轴对称的摆动区域设计的。

11.一种车辆的后桥，所述后桥具有左侧的轮悬架装置和右侧的轮悬架装置，这两个轮悬架装置(10)设计为具有根据权利要求1至10中任一项所述的特征。

12.一种用于对减振装置(40)的轮毂托架连接件(42)进行定位的方法，所述轮毂托架连接件用于与固定车轮(100)的轮悬架装置(10)的轮毂托架(20)连接，该轮毂托架能在一摆动区域中转向，所述方法具有如下步骤：

-确定由轮毂托架(20)的摆动区域限定的车轮(100)轮空间(110)；

-确定轮空间(110)的表面区段的如下连接区域(50)：该连接区域是轮空间(110)的面对车身(200)的所有区域中距车身(200)的直接间距最大的区域，以及

-将轮毂托架连接件(42)定位在连接区域(50)中。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法用于具有根据权利要求1至10中任一项所述特征的轮悬架装置(10)。