CN104870224A - 作为汽车的非驱动后轴的刚性轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种作为汽车的非驱动后轴的刚性轴，该刚性轴包括轴体，该轴体仅通过四个至少在车身侧用橡胶轴承支承的棒形导杆相对于车身引导并且该轴体连接两个车轮的车轮支座，在汽车每一侧设置两个相对于汽车纵轴线倾斜的、优选向汽车中心那边定向的棒形导杆，使得在轮中心上方铰接在轴体或车轮支座上的棒形导杆沿行驶方向向前延伸并且在车轮中心下方铰接在轴体或车轮支座上的棒形导杆逆着行驶方向向后延伸。优选向前延伸的棒形导杆的在车身侧的橡胶轴承比向后延伸的棒形导杆的在车身侧的橡胶轴承软。

Description

作为汽车的非驱动后轴的刚性轴
技术领域
本发明涉及一种作为汽车的非驱动后轴的刚性轴，该刚性轴包括轴体，该轴体仅通过四个至少在车身侧的用橡胶轴承支承的棒形导杆相对于车身引导，并且该轴体连接两个车轮的车轮支座。已知的是，棒形导杆构成承受拉力/压力的且基本上抗弯的构件(不同于所谓剑式棒形导杆)，该构件在其两端上经由球节或在弹性运动学上等效的橡胶轴承支承在车身和轴体上。关于现有技术首先参考EP0502310B1，但是它除了四个导杆之外，还具有用作横向引导件的横向连接杆，这四个导杆之中只有两个构成“纯”棒形导杆的形式。另外已知的刚性后轴包括阿拉法－罗密欧公司的型号33/1.5的四个棒形导杆(例如见Reimpell的“Fahrwerktechnik:”)也具有类似作用的全硬杆，Rover 2000(1963)的De-Dion轴同样如此。但也已知无横向导向杆的刚性轴，因此四个引导车轮的主要沿汽车纵向方向定向的棒形导杆之中的至少两个棒形导杆在朝路面的投影中相对于汽车纵轴线成倾角即倾斜地延伸，例如见DE19748250A1或EP0728601B1。
背景技术
对于新型的特别是轻型构造的包括电驱动装置或液压驱动装置的轿车，要求特别轻型构造的后轴方案。如今为此使用复合导杆轴或用板簧引导的刚性轴，它们虽然分别具有重量轻的优点，但只有限可能，构成舒适的纵向弹性，而不损害行驶动力学特性。原则上，引导车轮的橡胶轴承的小刚度有利于行驶舒适性，但特别是在复合导杆轴时在侧向力影响下，或特别是在已知的刚性轴时在单侧制动力的作用下，导致后束效应，这不利于行驶稳定性。虽然例如由WO2010/000363A1已知改进的复合导杆轴，其在侧向力下发生前束，但这样的方案是相对耗费的。因此利用简单的刚性轴特别是在非驱动后轴上可以达到尽可能小的重量，但利用引导车轮的纵向板簧不能形成足够舒适的纵向弹性。因此优选尽可能简单的和因此仅经由四个至少在车身侧的用橡胶轴承支承的棒形导杆引导的刚性轴。
发明内容
现在对于这样的刚性轴要提出棒形导杆的运动学有利的布置，这种布置即使在单侧作用的制动力时也在足够高的纵向弹性的同时确保可靠的行驶性能，即本发明的目的。
所述目的通过一种作为汽车的非驱动后轴的刚性轴达到，该刚性轴包括轴体，该轴体仅通过四个至少在车身侧用橡胶轴承支承的棒形导杆相对于车身引导，并且该轴体连接两个车轮的车轮支座，在汽车每一侧设置两个相对于汽车纵轴线倾斜的、在此优选向汽车中心那边定向的棒形导杆，使得在车轮中心上方铰接在轴体或车轮支座上的棒形导杆沿行驶方向向前延伸并且在轮中心下方铰接在轴体或车轮支座上的棒形导杆逆着行驶方向向后延伸。有利的发展和进一步方案是从属权利要求的内容，特别是据此，在车轮中心上方铰接在轴体或车轮支座上的棒形导杆完全处在水平的车轮中心平面的上方，并且在车轮中心下方铰接在轴体或车轮支座上的棒形导杆完全处在水平的车轮中心平面的下方，这相反于至今实现的现有技术(见上述现有技术)，其中，导杆的布置可能特别是考虑到可供使用的结构空间以及在车身的车身结构上的连接而被不同地选择。
在这里建议的车轮导向装置因此具有刚性的轴体，它将左边的和右边的轴支座相互连接并且由总共四个棒形导杆引导，它们在俯视图(从上方朝路面的视图)中基本上成V形地定位，以便可以分别支承不仅纵向力而且侧向力。因为在车轮上作用的纵向力和侧向力在每一棒形导杆中只作为拉压负荷而没有附加的弯矩作用，可以使用少的材料并因此用低的重量制造全部的棒形导杆。虽然为了车轮的纵向弹性在轴的每一侧在车轮中心点与特别是沿行驶方向向前定向的(第一)导杆之间的垂直间距是重要的，它由于结构空间原因尽可能接近轮中心，亦即绝对地考察尽可能接近路面并因此刚好设置在车轮中心上方，但为了在汽车后轮上作用的制动力矩的较刚性的支承，由于在车轮着地点与其他的第二导杆(在轴每一侧)的主要为此设计的导杆连接部之间的在这里重要的垂直间距，第二导杆在车轮中心下方向后(逆着行驶方向)定向。
在这种意义上另外建议，两个下方的向后定向的棒形导杆比两个上方的向前定向的棒形导杆经由较硬的橡胶轴承连接在车身上或与车身铰接。换句话说，向前延伸的棒形导杆的在车身侧的橡胶轴承比向后延伸的棒形导杆的在车身侧的橡胶轴承软，并且为了涉及的橡胶轴承的优化设计，前面的棒形导杆的在车身侧的橡胶轴承的刚度与后面的棒形导杆的在车身侧的橡胶轴承的刚度的比例近似等于相应的在车身侧的橡胶轴承至路面的垂直间距的比例。
但也为了在侧向力作用下有利的前束性能，棒形导杆的沿行驶方向在前面的在车身侧的橡胶轴承可以或应该比在后面的橡胶轴承或者说比两个逆着行驶方向向后远离轴体的棒形导杆较软地设计，在此为了达到足够的阻抗跃变(为了减小固体声传播)，也可以尽可能低地选择在车身侧的橡胶轴承的刚度(例如数量级为0.5～5kN/mm)，而棒形导杆的在轴体侧的将棒形导杆与轴体或相应车轮支座铰接的橡胶轴承(作为替换方案，在这里球节是可能的)优选可以较刚性地设计，例如刚度的数量级为10～25kN/mm。
通过上面提及的在车身侧的橡胶轴承刚度的设定，即近似按在车轮支座上的棒形导杆连接点在侧视图中离路面、更确切地说离车轮着地点并因此离制动力导入点的垂直间距的比例，在这里建议的车轮悬架在制动力施加在车轮上时旋拧倾向小，同时得到关于车轮中心、因此关于冲击力作用点较软的纵向弹性系数，该冲击力由于路面不平度如棱边、接头或冲击孔而激起。有利的是，在单侧制动力作用下不过大的以绕车轮轴线扭转形式的旋拧角作为前束校正。因为如通常设定的负的初始前轮外倾(亦即在车轴的设计状态下的前轮外倾)通过所述的旋拧角作为向正前束方向的前束变化起作用。由此在纵向力和侧向力(在车轮上)作用下确保对于良好行驶舒适性足够的纵向弹性连同稳定的前束变化。在该意义上，在车身侧的橡胶轴承可以具有非线性渐进的刚度特征曲线，以便在设计状态下保证软的纵向弹性，而另一方面适当地限制在制动作用下产生的围绕车轮转动轴线的旋拧角。在此，刚度可以以在3～10之间的数量级的倍数从零水平一直增加到3kN的导杆力。
附图说明
原理性附图大大简化地显示本发明的刚性轴的实施例，图1为关于汽车从斜前左方外部的空间视图，图2为朝向路面的俯视图，图3为侧视图，其中，汽车的行驶方向分别通过箭头说明。
具体实施方式
用作为轻型构造的轿车的非驱动后轴的刚性轴的两个车轮带有附图标记1，在车轮支座上可旋转地支承车轮1，以圆柱体形式大大简化地示出的车轮支座26经由刚性的轴体2a相互连接，或者分别设有用以安装车轮1a的轮毂的车轮支座26是在车轮支座2b之间的基本上直线的管形轴体2a的组成部分。相对于同样未示出的车身，该轴体2a经由总共四个棒形导杆3l、3r和4l、4r引导，其中字母“l”表示汽车左侧，字母“r”表示汽车右侧，并且左侧的和右侧的棒形导杆3l、3r、4l、4r关于汽车中心平面FME镜像对称地设置。不仅在车身上而且这里在轴体2a的相应的车轮支座2b上，棒形导杆3l、3r、4l、4r分别经由常用的对技术人员来说已知的橡胶轴承进行铰接固定。
图中还示出将车身分担地支承在轴体2a上的左侧的和右侧的支承弹簧6l、6r以及与这些支承弹簧6l、6r在作用上并联的阻尼器7l、7r，它们按未示出的方式同样固定在轴体2a上，而不引导轴体。
如上面详细描述的，设置沿行驶方向F在前面的棒形导杆3l、3r和沿行驶方向F在后面的棒形导杆4l、4r，即沿行驶方向F观察优选在车轮1的中心点M之前铰接在轴体2a上的前面的棒形导杆3l、3r处在车轮1的中心点M(车轮中心)的上方或者说在车轮转动轴线上方或者在一条通过车轮中心M延伸的水平面的上方，沿行驶方向F观察优选在车轮1的中心点M之后铰接在轴体2a上的后面的棒形导杆4l、4r处在车轮1的中心点M的下方或者说在车轮的转动轴线下方或在一条通过车轮中心M延伸的水平面的下方。
通过引导车轮的棒形导杆3l、3r、4l、4r在轴体2a的相应的车轮支座2b上的连接，轴体的将所述车轮支座2b相互刚性连接的管形部分2a受较小的力，但当然作为替换方案可以不同于所示实施例，棒形导杆铰接在轴支座的管形部分2a上。于是特别是在这里相对于汽车纵轴线或汽车中心平面FME倾斜地并在此时向汽车中心或汽车中心平面FME那边定向并且从轴体2a出发朝向或逆着行驶方向F向前或向后延伸的棒形导杆也从可以汽车中心平面FME向外远离地定向。
另外通过棒形导杆3l、3r、4l、4r的优选直的构造，在这些棒形导杆上还得到有利的拉压负荷和高构件刚度。与在车身上和特别是在车身纵梁结构上的紧凑连接相结合，确保在相应的棒形导杆橡胶轴承5与车身力导入点之间的高刚度跃变，这对声学解耦起有利作用。总体上，作为特别是轻型构造轿车的非驱动后轴的刚性轴的建议方案的特征在于，构件数量少，重量优化，在高功能要求的同时轻型结构潜力大。

Claims (6)

1.作为汽车的非驱动后轴的刚性轴，该刚性轴包括轴体(2a)，该轴体仅通过四个至少在车身侧用橡胶轴承支承的棒形导杆(3l、3r、4l、4r)相对于车身引导，并且该轴体连接两个车轮(1)的车轮支座(2b)，在汽车每一侧设置两个相对于汽车纵轴线(FME)倾斜的、优选向汽车中心那边定向的棒形导杆(3l、3r、4l、4r)，使得在车轮中心(M)上方铰接在轴体(2a)或车轮支座(2b)上的棒形导杆(3l、3r)沿行驶方向(F)向前延伸并且在车轮中心(M)下方铰接在轴体(2a)或车轮支座(2b)上的棒形导杆(4l、4r)逆着行驶方向(F)向后延伸。
2.按照权利要求1所述的刚性轴，其特征在于，在车轮中心(M)上方铰接在轴体(2a)或车轮支座(2b)的棒形导杆(3l、3r)完全处在水平的车轮中心平面的上方，并且在车轮中心(M)下方铰接在轴体(2a)或车轮支座(2b)上的棒形导杆(4l、4r)完全处在水平的车轮中心平面的下方。
3.按照权利要求1或2所述的刚性轴，其特征在于，向前延伸的棒形导杆(3l、3r)的在车身侧的橡胶轴承(5)比向后延伸的棒形导杆(4l、4r)的在车身侧的橡胶轴承(r)软。
4.按照权利要求3所述的刚性轴，其特征在于，前面的棒形导杆(3l、3r)的在车身侧的橡胶轴承的刚度与后面的棒形导杆(4l、4r)的在车身侧的橡胶轴承的刚度的比例近似等于相应的在车身侧的橡胶轴承(5)到路面的垂直间距的比例。
5.按照上述权利要求之一项所述的刚性轴，其特征在于，在车身侧的橡胶轴承(5)的刚度特征线具有渐进的走向，随着变形的递增，刚度超比例地增加。
6.按照上述权利要求之一项所述的刚性轴，在设计状态下的前轮外倾为负。
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