CN105015292A - 用于车辆的车轮悬架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的车轮悬架，包含轮架(2)，所述轮架(2)可旋转地支承车轮并可枢转地安装在扭转刚性的横向控制臂(3)上，所述横向控制臂(3)带有用于可枢转地安装在车辆上部结构上的两个控制臂轴承(4，5)，并且带有用于可枢转地安装在轮架(2)上的轮架侧上的两个控制臂(6，7)，其中，在车辆行进方向中的轮架侧上的前控制臂轴承(6)被形成为可移动轴承(6)，并且可移动轴承(6)可以在三个空间方向(X、Y、Z)的一个中传递力，其中，可移动轴承(6)可以在其中传递力的空间方向对应于平行于车辆的垂直轴的方向。

Description

用于车辆的车轮悬架

本发明涉及用于车辆——尤其用于机动车辆——的车轮悬架，并且尤其涉及包含轮架的车轮悬架，所述轮架可旋转地支承车轮并且可枢转地安装在扭转刚性的横向控制臂上，所述横向控制臂带有用于可枢转地安装在车辆上部结构上或连接至车辆上部结构的子框架上的上部结构侧上的两个控制臂轴承，还带有用于可枢转地安装在轮架上的轮架侧上的两个控制臂轴承。

这种车轮悬架总体上是公知的。按照惯例，在车辆行进方向中的轮架侧上的后控制臂轴承被形成为例如球接头，其可以在所有三个空间方向上传递力。在车辆行进方向中的轮架侧上的前控制臂轴承按照惯例被配置为使得其在平行于车辆的垂直轴的方向(垂直方向，这里也被称为Z方向或Z轴)中与其余两个空间方向相比较特别具有刚性。如果轮架侧上的前控制臂轴承被设计为例如橡胶-弹性的衬套，则橡胶材料通常在Z方向上具有比在其它两个空间方向上实质上更大的刚度。车轮悬架也是公知的，其中，在行进方向中的轮架侧上的前控制臂轴承被附接至集成控制臂，形成横向控制臂和轮架之间的铰接连接。然而，两种公知的可能性具有它们占用一定构造空间的缺点，并且由于所必须的组件的数量，增加车轮悬架的重量，并且是成本集约化的。

在此背景下，本发明的目的是提供一种用于车辆的车轮悬架，其占据较小的空间，同时保持车辆的同样良好的驾驶动力学。此外，车轮悬架应当在构造上更轻，并且生产成本更低。

该目的通过具有权利要求1的特征的车轮悬架来实现。本发明的进一步的具体有利的实施例在从属权利中公开。

应当指出，在随后的说明书中单独列出的特征可以以任何任意的、技术上合理的方式组合，并指出了本发明的进一步的实施例。进一步具体地结合附图，说明书特征化并详述了本发明。

根据本发明，用于车辆——尤其用于机动车辆——的车轮悬架包含轮架，所述轮架可旋转地支承车轮并可枢转地安装在扭转刚性的横向控制臂上，所述横向控制臂带有用于可枢转地安装在车辆上部结构上或连接至车辆上部结构的子框架上的上部结构侧上的两个控制臂轴承，并且带有用于可枢转地安装在轮架上的轮架侧上的两个控制臂配件。本发明进一步提供在车辆行进方向中的轮架侧上的前控制臂轴承被形成为可移动轴承。可移动轴承在此指一种可以在三个空间方向的一个或两个中传递力并且实质上在其余空间方向上不具有力-传递连接的轴承。可移动轴承可以实质上例如比带有橡胶-弹性衬套的控制臂轴承更简单和更经济地构造，在所述带有橡胶-弹性衬套的控制臂中，橡胶-弹性材料具有取决于方向的不同程度的刚度。尤其，在可移动轴承中，完全不需要橡胶衬套，因为轴承移动自由度的各自的程度不是由橡胶-弹性材料的刚度确定的，而是由可移动轴承本身确定的。因此，可移动轴承在构造上比橡胶-金属轴承更紧凑。此外，不需要使用用于对应的横向控制臂轴承点到轮架的铰链连接的集成控制臂，这节省了构造空间和重量二者，并且降低了根据本发明的车轮悬架的生产成本。

根据本发明，可移动轴承可以进一步仅在三个空间方向中的一个上传送力。因此，可移动轴承在三个空间方向中的两个中实质上不具有力-传递连接，从而使横向控制臂相对于轮架的移动可以是在由该两个空间方向限定的平面内。结果是，所期望的车轮悬架的驱动动力学特性可以以有针对性的方式来建立。

根据本发明，可移动轴承可以在其中传递力的空间方向是平行于车辆的垂直轴的方向。因此，在本实施例中，可移动轴承允许在车辆纵向轴(行进方向)方向上和在车辆横向轴(横向于行进方向的方向)上的轮架和横向控制臂之间的相对移动。因而，相对移动可以在车轮轴承和横向控制臂之间——使得尤其在车辆的制动和转弯上——是由轮架连接到车辆上部结构的车轮的所期望的轨迹变化的结果。此外，由于通过可移动轴承预定义的移动的自由度的程度，车轮悬架运动学的过度确定被避免。

本发明的有利实施例提供可移动轴承由被接纳在轮架侧上的凹部中的横向控制臂侧上的延伸部形成，其中，在三个空间方向中的两个上，凹部具有比延伸部的对应外径实质上更大的内径，并且在其余空间方向上具有比延伸部的对应外径略大的内径。因此力可以在凹部的内径实质上等于延伸部的对应外径的空间方向中传递。在两个其它空间方向中，由于凹部的内径和延伸部的外径之间的实质性的差异，对于延伸部有足够的移动自由度在凹部中移动。在各自空间方向上的移动自由度在此被定出尺寸，使得相对移动在延伸部和凹部之间是可能的，如通常由取决于驾驶动力学的车轮悬架运动学所允许的。可移动轴承不限制在两个被允许的空间方向上的延伸部和凹部之间的相对移动。

本发明的两个优选的备选实施例提出延伸部在其远离横向控制臂的端部形成球形，或者延伸部在其远离横向控制臂的端部形成圆柱形。在后一种情况下，汽缸的纵向轴被实质上定向为平行于车辆的纵向轴。由于延伸部端部和凹部之间的点状接触点(球形设计)或者至多延伸部端部和凹部之间的线性接触点(圆柱形实施例)，远离横向控制臂的端部的两个备选实施例都允许在凹部中的延伸部的尤其低摩擦配件。球形和圆柱形形式二者还都允许在两个表面以点状或线状接触触碰的点上的延伸部的外面到凹部的内面的相对刚性连接。因此在该方向上保证了稳定的力的传递。

根据本发明的进一步的有利实施例，圆柱形延伸部端部的圆柱或外壳表面隆起形成。圆柱表面的隆起主要防止凹部中的圆柱在延伸部和凹部之间的相对移动上倾斜，并且附加地导致圆柱形延伸部端部和凹部之间的摩擦进一步减少。

本发明的进一步的有利实施例提出弹性元件被插入延伸部的外面和凹部的内面之间，例如具有相对高刚度的橡胶元件或塑料元件。首先，这实现了一定的隔离，即，尤其对在可移动轴承的力传递方向上的振动，并且其次，无论如何保证了可移动轴承的力-传递方向上的车轮悬架的高刚度，这是对于实现车辆悬架围绕车辆横向轴的高刚度所期望的。弹性元件可以例如被设置在凹部的内面上。备选地，弹性元件还可以被设置在延伸部的外面上。

为了进一步减小延伸部和凹部之间的摩擦，本发明的进一步的有利实施例提出一种装置被插入延伸部的外面和凹部的内面之间，以减小延伸部和凹部之间的表面摩擦。这样一种装置可以例如是有特别低摩擦系数的层或涂层。备选地，润滑剂膜可以在延伸部的外面和凹部的内面之间存在。

根据本发明又一个进一步有利的实施例，在车辆的行进方向中的轮架侧上的横向控制臂的后控制臂轴承被形成为球轴承，其可以在所有的三个空间方向上传递力并形成刚性的。结合形成为可移动轴承的轮架侧上的前控制臂轴承，这允许轮架相对于横向控制臂围绕通过球轴承建立的旋转轴的旋转，其在可移动轴承的力传递方向上延伸。结果是，例如，在车辆悬架上的制动力的影响下，可以通过车辆上部结构上的轮架拘持的车轮实现所期望的轨迹调整。结合如上所述的远离横向控制臂的延伸部的端部的圆柱形或球形设计，轮架可以相对于横向控制臂围绕由可移动轴承和球轴承之间的连接线所限定的轴转动。

车轮悬架的弹簧移动(弹簧压缩和延伸)，以及在车辆行进期间被引入可移动轴承中的振动，有利地防止了不期望的可移动轴承中的所谓的粘滑效应，并且尤其防止了延伸部相对于凹部的移动的后滑。

本发明的进一步的特征和优点从本发明的示例性实施例的以下说明书中产生，所述示例性实施例不应被视为限制性的，并参考附图对其进行了更详细的解释。附图示意性示出：

图1是根据本发明的车轮悬架的俯视图，

图2是由图1中的切割线A-A所限定的图1中的车轮悬架的部分区域的剖视图，

图3是由图1中的切割线B-B所限定的根据本发明的车轮悬架的第一示例性实施例的部分区域的剖视图，以及

图4是由图1中的切割线B-B所限定的根据本发明的车轮悬架的第二示例性实施例的部分区域的剖视图。

在各个附图中，等效功能部分总是带有相同的附图标记，所以它们通常仅被描述一次。

图1示出了根据本发明的用于车辆的——尤其用于机动车辆的——车轮悬架1的俯视图。在图1中示出的空间方向X和Y构成平行于车辆纵向轴的方向(X方向)和平行于车辆横向轴的方向(Y方向)。

如从图1所见的，车轮悬架1包含轮架2，其可旋转地支承车轮(未示出)。轮架2可枢转地安装在扭转刚性的横向控制臂3上，所述横向控制臂3相应地可枢转地安装在车辆上部结构(未示出)上或与车辆上部结构连接的子框架(也未示出)上。对此，横向控制臂3具有两个控制臂轴承4(在车辆行进方向中的上部结构侧上的前控制臂轴承)和5(在车辆行进方向中的上部结构侧的后控制臂轴承)，所述两个控制臂轴承例如可以被形成为常规的橡胶-金属轴承。横向控制臂3还具有在轮架侧上的两个控制臂轴承6(在车辆行进方向中的轮架侧上的前控制臂轴承)和7(在车辆行进方向中的轮架侧上的后控制臂轴承)。在图1中所示的车轮悬架1中，控制臂轴承7被形成为球轴承，其可以在所有的三个空间方向X、Y和Z中传递力并且被形成刚性的。

横向控制臂3的车辆行进方向中的轮架侧上的前控制臂轴承6被形成为可移动轴承，在图1中所示的车轮悬架1的示例性实施例中，所述可移动轴承可以仅在垂直于图1中给出的空间方向X和Y运行的空间方向Z中传递力。空间方向Z对应于平行于车辆的纵轴的方向。

可移动轴承6实质上由拘持在轮架侧上的凹部9中的横向控制臂侧上的延伸部8形成。在图1中所示的示例性实施例中，凹部9实质上形成为矩形。如从图1中所见的，凹部在X和Y方向中具有比在X和Y方向中的延伸部8的对应外径实质上更大的内径。在其余空间方向Z中，凹部9的内径仅比延伸部8的对应外径略大，如将在其他附图的说明中在下文更详细地说明的。

图2示出了由图1中的切割线A-A所限定的来自图1的车轮悬架的部分区域的剖视图。如图2所示，具有高刚度的弹性元件10被插入延伸部8的外面和凹部9的内面之间。在图2所示的车轮悬架1的示例性实施例中，至少在可移动轴承6在其中可以传递力的Z方向中，弹性元件10被设置在轮架2的凹部9的内面上。弹性元件10还明显地被设置在被接纳在轮架2的凹部9内的横向控制臂3的延伸部8的部分上。弹性元件10保证轮架2相对于横向控制臂3的足够的振动隔离，并在同时允许车轮悬架1围绕车辆横向轴的高刚度。弹性元件10可以由橡胶材料或塑料制成。

此外，示于图2中的可移动轴承6还具有减摩擦元件11，例如在示例性实施例中示出的减摩擦涂层，其被施加到弹性元件10并因而也设置在凹部9的内面和延伸部8的外面之间。减摩擦元件11还可以以润滑剂模的形式存在于凹部9的内面和延伸部8的外面之间。在弹性元件10被设置在延伸部8上的情况下，减摩擦元件11同样地被设置在弹性元件11的外面或凹部9的内面上。

此外，在图2中可见，远离横向控制臂并被拘持在凹部9中的延伸部8的端部具有实质上圆形的横截面。图2在一个视图中示出了可移动轴承6的两个不同的备选示例性实施例，并因此示出了根据本发明的车轮悬架1的两个不同的备选示例性实施例。在第一个可行的实施例中，延伸部8在其远离横向控制臂的端部形成圆柱形的，其中，圆柱的纵向轴被定向为实质上平行于车辆的纵向轴或平行于X平面，所述X平面垂直于示出在图2中的Y和Z轴竖立。因此，图2示出了远离横向控制臂的该圆柱形延伸部端部的横截面。在第二个备选实施例中，延伸部8在其远离横向控制臂的端部形成球形，其在图2中也被描绘成远离横向控制臂的延伸部端部的圆形横截面。

图3示出了由图1中的切割线B-B所限定的根据本发明的车轮悬架1的第一示例性实施例的部分区域的剖面图。图3示出了接纳在车轮轴承2的矩形凹部9内的延伸部8的圆柱形端部。如上所述，圆柱形延伸部端部的纵向轴在X轴的方向上延伸。在图3中所示的示例性实施例中，圆柱或壳体表面12轻微隆起形成，以防止在延伸部8的相对移动下凹部中的圆柱表面在凹部9中的倾斜。此外，圆柱表面12的隆起有利地导致了在因为隆起而被减少的X方向中的接触点上圆柱表面12和凹部9的内面之间的摩擦的减少。

图4示出了由图1中的切割线B-B所限定的根据本发明的车轮悬架1的第二示例性实施例的部分区域的剖视图。图4示出了接纳在车轮轴承托架2的矩形凹部9内的延伸部8的球形端部。

在图1中示出的车轮悬架1的在此所描述的两个实施例，即远离横向控制臂的延伸部8的圆柱形端部和球形延伸部端部，结合延伸部8在其中被接纳的轮架2的凹部9，允许在横向方向(Y方向)和纵向方向(X方向)中的延伸部8和凹部9之间的相对移动。因此，结合形成为球轴承的轮架侧上的后控制臂轴承7，轮架2可以相对于横向控制臂3围绕由控制臂轴承7限定的并在Z方向中延伸的旋转轴旋转，这导致在作用于车轮悬架1上的制动和/或横向力的影响下的所期望的轨迹调整。还是在此处所描述的车轮悬架1的实施例中，轮架2还可以相对于横向控制臂3围绕旋转轴旋转，所述旋转轴由形成为可移动轴承的轮架侧上的前控制臂轴承6和形成为球轴承的轮架侧上的后控制臂轴承7之间的连接线限定。球形和圆柱形的形式二者都允许在两个面在Z方向上以点状或线状接触触碰的点上的延伸部8的外面到凹部9的内面的相对刚性的连接。因此在该Z方向中，保证了轮架2和横向控制臂3之间的稳定的力传递。

已参考附图中示出的示例性实施例对根据本发明的车轮悬架详细进行了说明。上述根据本发明的车轮悬架不限于本文中所公开的实施例，而是还包含具有类似效果的其他实施例。

在优选实施例中，根据本发明的车轮悬架被用于在机动车辆的后轴上的车轮的可旋转配件。

附图标记列表：

1 车轮悬架

2 轮架

3 横向控制臂

4 上部结构侧上的3的前控制臂轴承

5 上部结构侧上的3的后控制臂轴承

6 轮架侧上的3的前控制臂轴承，可移动轴承

7 轮架侧上的3的后控制臂轴承

8 延伸部

9 凹部

10 弹性元件

11 减摩擦装置

12 隆起的圆柱面

X 平行于车辆纵向轴的空间方向

Y 平行于车辆横向轴的空间方向

Z 平行于车辆垂直轴的空间方向

Claims (8)

1.一种用于车辆的车轮悬架，包含轮架(2)，所述轮架可旋转地支承车轮并可枢转地安装在扭转刚性的横向控制臂(3)上，所述横向控制臂(3)带有用于可枢转地安装在车辆上部结构上的两个控制臂轴承(4，5)，并且带有用于可枢转地安装在轮架(2)上的轮架侧上的两个控制臂(6，7)，其中，在车辆行进方向中的轮架侧上的前控制臂轴承(6)被形成为可移动轴承(6)，并且可移动轴承(6)能够在三个空间方向(X、Y、Z)的一个中传递力，其中，可移动轴承(6)能在其中传递力的空间方向对应于平行于车辆的垂直轴(Z)的方向。

2.权利要求1中所述的车轮悬架，其中，可移动轴承(6)由被接纳在轮架侧上的凹部(9)中的横向控制臂侧上的延伸部(8)形成，其中，在三个空间方向(X、Y、Z)中的两个上，凹部(9)具有比延伸部(8)的对于外径实质上更大的内径，并且在其余空间方向(Z)上具有比延伸部(8)的对于外径略大的内径。

3.权利要求1或2中所述的车轮悬架，其特征在于，延伸部(8)在其远离横向控制臂的端部形成球形。

4.上述权利要求中任一项所述的车辆悬架，其特征在于，延伸部(8)在其远离横向控制臂的端部形成圆柱形，其中，圆柱的纵向轴被实质上定向为平行于车辆的纵向轴(X)。

5.上述权利要求中任一项所述的车辆悬架，其特征在于，隆起的圆柱面(12)。

6.上述权利要求中任一项所述的车辆悬架，其中，弹性元件(10)被插入延伸部(8)的外面和凹部(9)的内面之间。

7.上述权利要求中任一项所述的车辆悬架，其中，一种装置(11)被插入延伸部(8)的外面和凹部(9)的内面之间，以减小延伸部(8)和凹部(9)之间的表面摩擦。

8.上述权利要求中任一项所述的车辆悬架，其中，在车辆的行进方向中的轮架侧上的后控制臂轴承(7)被形成为球轴承。