CN105073456B - 用于机动车的轮悬架的扭簧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的轮悬架的扭簧系统，带有对该扭簧系统可变地施加预载的布置在车身结构(26)上的致动器(28)，所述致动器通过扭杆(22)和从动杆(38)将一预载力作用在轮悬架的轮悬架元件(12)上。根据本发明，在致动器(28)和从动杆(38)之间的扭杆(22)实施为两件式的并包括第一子杆(23)和在中间接入弹簧元件(16)的情况下与该第一子杆联接的第二子杆(25)。

Description

用于机动车的轮悬架的扭簧系统
技术领域
本发明涉及用于机动车轮悬架的扭簧系统。
背景技术
此悬置设备例如从DE 10 2009 005 899 A1中已知。悬置设备具有通过致动器可操作的扭杆弹簧，所述扭杆弹簧在车辆横向方向上一直延伸至车辆横向中心且在车轮侧作用在传动杆上，所述传动杆又铰接在轮悬架的轮引导元件上。在DE 10 2009 005 899 A1中，扭杆弹簧设置为多件式以及具有嵌套构造，其中设置了由弹簧钢制成的两个径向外部的空心杆以及位于径向内部的实心杆，所述空心杆和实心杆通过例如花键啮合相互传递连接。
在从DE 10 2009 005 899 A1中已知的扭杆弹簧系统中，弹簧功在车轮的弹入和弹出运动的交替作用中被接收或释放。同时，可通过致动器将力矩叠加，使扭杆弹簧根据要求被张紧或释放。由于作为主弹簧的承载弹簧的存在，转动调节器仅需调节出用于轮荷改变的部分调节力。来自主弹簧和来自扭杆弹簧的弹簧力的叠加持续地发生，根据行驶情况如何对此作出要求以及控制。扭杆弹簧系统的输出部上设有摇杆，在所述摇杆的端部上铰接了联接件。联接件将摇杆与梯形连杆连接，所述梯形连杆与车轮连接。因此，在扭转调节器内生成的转矩可以通过如下载荷路径最终作为直线调节力传输到车轮上：马达/传动装置/扭杆弹簧/摇杆/联接件/梯形连杆/车轮。
在以上所解释的扭杆弹簧系统中，扭杆弹簧仅由两个部件组成，即由空心弹簧和实心扭杆弹簧。相应地，剩余的部件在以上所提及的载荷路径中是绝对刚性的而对于系统的总弹性系数不起到影响。现在，如果例如存在实现更软的扭杆弹簧的需求，则必须作为第一措施将空心弹簧和/或实心扭杆弹簧的直径降低。但随着直径的降低，扭杆弹簧的工作能力降低，且同时应力超比例地升高，使得空心弹簧和扭杆弹簧必须延长。但此长度变化由于在轮悬架的区域内的很关键的空间关系是不可执行的。这导致特别地在必然要求降低总弹性系数的较小的车辆结构系列中，此类扭转调节器由于高的布置密度而不可安装。
从EP 2 011 674 A1中已知了用于机动车的两件式的稳定器，所述稳定器的稳定器截面可以实施相对的转动运动，且在转动载荷相反时施加复位力，所述复位力通过与传动装置连接的致动器可调节。在传动装置中设置了扭转减振器。借助于扭转减振器可以避免传动装置噪声，否则由于传动装置元件之间的啮合间隙产生所述传动装置噪声。扭转减振器降低了传动装置内的此类机械噪声，其中扭转减振器设置为使得稳定器设备的弹性系数不受其影响。即，稳定器设备的弹性系数不因扭转减振器而降低。
发明内容
本发明的任务是提供所述类型的悬置设备，其中能以结构和构造上简单的方式附加地影响扭杆弹簧的弹性系数。
根据本发明，在致动器和从动杆之间设置的扭杆并非是材料均匀的和/或一体的，而是实施为两件式的并包括第一子杆和与之联接的第二子杆。在第一和第二子杆之间接入有弹簧元件。以此方式，扭杆不再是必须提供有规定的足够大的扭转长度，才能将弹性系数降低到规定的值。而是弹性系数仅通过中间接入的弹簧元件限定。扭转运动因此通过中间接入在扭杆的第一子杆和第二子杆之间的弹簧元件而在结构空间上有利地被设置。
优选地，第一子杆和第二子杆能从初始位置起相对彼此以一自由运动间隙转动，即转过一扭转角度。从初始位置的转动运动在建立弹簧元件的复位力的情况下进行。
优选地，第一子杆和第二子杆可以彼此同轴布置，和/或在致动器和从动杆之间相继地串联布置。相应地，两个子杆的联接部位布置在从动杆和致动器之间。
在一种实施方式中，第一子杆和第二子杆可以在联接位置上具有支撑元件，所述支撑元件在轴向方向上相互交叠。在第一子杆和第二子杆的轴向方向上相互嵌入的支撑元件之间，可以布置至少一个弹簧元件。
在另一实施方式中，第一子杆和第二子杆可以在耦合位置处通过球-坡道系统相互耦合。在球-坡道系统中，在第一子杆和第二子杆上分别设置有在周向方向上延伸的坡道状的滑槽道，所述滑槽道相对于转动平面倾斜。在第一和第二子杆的滑槽道之间分别设置有在所述滑槽道上运行的球。这两个子杆可以通过转动而彼此分开一轴向行程。该轴向行程在建立由弹簧元件引起的复位力的情况下进行。
本发明的特别的优点在于，与现有技术相比明显更简单的致动器的马达-传动装置单元的设置以及构造为简化的特别是更短的扭杆弹簧。所要求的弹簧行程和弹簧刚度或弹性系数由布置在两个子杆之间的弹簧元件决定。
为实现结构上简单的构造，有利的是将第一子杆和/或第二子杆设置为实心杆。致动器可以优选地以其壳体以结构刚性的方式和/或不可转动地支承在车身结构上。
在一特别优选的布置结构中，在机动车的一个车桥上设置有两个横向于车辆纵向方向定向的扭簧系统，其中致动器的马达-传动装置单元在竖直的车辆纵向中平面的区域中可转动地支承。带有从动杆的扭杆可以定位在所述车辆纵向中平面以外。
前文中解释的本发明的有利的设计方案和/或改进方案可以除例如在唯一地相关性或不可联合的替代的情况中之外单独地或相互任意组合地使用。
附图说明
本发明及其有利的设计方案和改进方案以及其优点在下文中根据附图详细解释。
各图为：
图1示出了机动车的后桥的左侧轮悬架的下平面的俯视图，具有下横向控制臂，减振器和扭杆弹簧系统；
图2示出了根据图1的悬置设备的等效示意图，其中示出了单独的弹性系数c1和c2，所述单独的弹性系数基本上决定了总弹性系数；
图3在放大的截面图中示出了扭杆弹簧的两个子杆之间的联接位置；和
图4在展开图中示出了根据另一实施例的扭杆弹簧系统的第一子杆的初级件和第二子杆的次级件，其中初级件和次级件处于静止位置；
图5示出了根据图4的视图，其中初级件和次级件从静止部分转动到张紧状态中；和
图6在俯视图中示出了扭杆弹簧系统的第一子杆的初级件的曲线板轨道。
具体实施方式
在图1中以附图标号10标记用于机动车的左侧轮悬架的下平面，其中示出了下横向控制臂12，所述下横向控制臂12一方面铰接在仅部分地图示的副车架14上，另一方面铰接在用于后轮17的未图示的轮毂托架上。引导轮毂托架的上横向控制臂或连杆未示出。
图1所示的左侧轮悬架具有减振器24以及与所述减振器24分离的承载弹簧20(在图2中仅示意出)。根据本发明的悬置设备根据图1除所述构造外还包括在车辆横向方向y上延伸的扭杆弹簧22作为存储弹簧。
减振器24支撑在下横向控制臂12上，且在上方以未详细图示的方式支撑在机动车的车身26上，在车身26上也通过隔振的支承装置固定有副车架14。
扭杆弹簧22在图1中设置为两件式扭杆弹簧，包括第一子杆23和第二子杆25。子杆23、25由实心材料制成且在联接位置K处相互连接。联接位置K包括不可转动地连接在第一子杆23上的直径较大的第一初级件27和不可转动地连接在第二子杆25上的次级件32。在初级件27和次级件32之间接入有弹簧元件16，如后文中仍将描述。扭杆弹簧22根据图1从固定在副车架14上的柱形的致动器28沿轴向延伸到车辆外侧。
致动器28的壳体31以结构刚性的方式和/或不可转动地在支承部位33处支撑在车身结构侧的副车架14上(图1)。
扭杆弹簧22的第二子杆25在支承部位39处从致动器28引出，第一子杆23在其外端部处带有相对于横向控制臂12沿径向在机动车的行驶方向F上向前突出的从动杆38，从动杆38通过支承部位42和大致竖直地定向的联接杆40与横向控制臂12铰接连接。
致动器28是马达-传动装置单元，所述马达-传动装置单元仅粗略地以附图标号29示意出，并由驱动的电机和高传动比的传动装置(例如，谐波传动装置或摆线传动装置)组成，其中传动装置的从动元件与扭杆弹簧22的第二子杆25驱动地连接。扭杆弹簧22的总弹性系数cF(图2)仅由弹簧元件16的弹性系数决定，而不由刚性子杆23、25以及布置在致动器28和轮悬架元件12之间的力路径内的其它的部件确定。
在图3中示出了第一子杆23的初级件27。子杆23的初级件27设置为空心柱形的，带有在径向方向上向内突出的支撑元件34，所述支撑元件34沿周向分布地设置在初级件27的内壁上。在初级件27的支撑元件34之间突入有次级件32的星形向外定向的支撑元件35，使得初级件27和次级件32的支撑元件34、35在轴向方向上交叠。
在图3中示出了处于初始位置I的第一子杆23和第二子杆25的支撑元件34、35。从初始位置I开始，两个子杆23、25可以相对地在周向方向上以自由运动间隙s转动，即以规定的扭转角度转动。此转动在形成弹簧元件16的复位力的情况下进行。在图3中，弹簧元件16具有多个螺旋压力弹簧，所述螺旋压力弹簧分别布置在初级件27和次级件32的支撑元件34、35之间。
在图4至图6中仅粗略地示意了本发明的另一实施例。因此，在图4中第一子杆23的初级件27通过球-滑道系统40与第二子杆25的次级件32联接。在图4中图示为处于静止位置I的球-滑道系统40由于清晰性的原因展开地示出。
在初级件27和次级件32的相互面对的侧上分别设置有根据图4至图6示意的滑槽道36。滑槽道36在周向方向上波纹形地延伸，即带有轴向突出的波峰以及布置在所述波峰之间的凹入的波谷。在初级件27和初级件32的滑槽道36之间分别布置有在其上运行的球38。
在两个子杆23、25相互反向转动时，球38在波形的滑槽道36侧面上滚动。两个子杆23、25由此从静止位置I(图4)以轴向行程Δh相互分离，并且由弹簧元件16而建立复位力，直至张紧状态II(图5)。弹簧元件16根据图4和图5通过两个螺旋压力弹簧形成，利用所述螺旋压力弹簧将初级件27和次级件32相互压紧。
在图2中示出了轮悬架10的悬置设备组合的等效示意图，图中使用了相同的附图标号。
如图所示，在机动车的车身26和轮17或横向控制臂12之间，并联的弹簧系统c2(承载弹簧20)和c1(扭杆弹簧22的弹簧元件16)起作用，这确定了总弹性系数(为完整性起见，也绘出了轮17或其轮胎的弹性系数cRei)。
通过弹簧元件16，可以将通过致动器28控制的作为存储弹簧的弹性系数c1降低，且与之相关地降低了总弹性系数cges(c1+c2)或有利地使其与结构情况匹配。

Claims (9)

1.一种用于机动车的轮悬架的扭簧系统，带有对该扭簧系统可变地施加预载的布置在车身结构(26)上的致动器(28)，所述致动器(28)通过扭杆(22)和从动杆(38)将一预载力作用在轮悬架的轮悬架元件(12)上，其特征在于，在致动器(28)和从动杆(38)之间的扭杆(22)实施为两件式的并包括第一子杆(23)和在中间接入弹簧元件(16)的情况下与该第一子杆联接的第二子杆(25)。
2.根据权利要求1所述的扭簧系统，其特征在于，第一子杆(23)和第二子杆(25)能从初始位置(I)起相对彼此以一自由运动间隙(s)转动，即转过一扭转角度并且同时建立了弹簧元件(16)的复位力。
3.根据权利要求1或2所述的扭簧系统，其特征在于，第一子杆(23)和第二子杆(25)彼此同轴布置，和/或在致动器(28)和从动杆(38)之间相继地串联布置。
4.根据权利要求1或2所述的扭簧系统，其特征在于，第一子杆(23)和第二子杆(25)具有在轴向方向上相互交叠的支撑元件(34、35)，在所述支撑元件之间布置所述弹簧元件(16)。
5.根据权利要求1或2所述的扭簧系统，其特征在于，第一子杆(23)和第二子杆(25)通过球-坡道系统(40)相互耦合，其中，在第一子杆(23)和第二子杆(25)上各设置有沿周向方向延伸的坡道状或波浪形的滑槽道(36)以及在该滑槽道上运行的球(38)，其中这两个子杆(23、25)能通过反向的转动相对彼此分离一轴向行程(Δh)并且同时建立由弹簧元件(16)引起的复位力。
6.根据权利要求1或2所述的扭簧系统，其特征在于，第一子杆(23)和/或第二子杆(25)由实心材料制成。
7.根据权利要求1或2所述的扭簧系统，其特征在于，致动器(28)的壳体(31)以结构刚性的方式和/或以不可相对转动的方式在支承部位(33)处支撑在车身结构(26)上。
8.根据权利要求1或2所述的扭簧系统，其特征在于，致动器(28)的壳体(31)以结构刚性的方式和/或以不可相对转动的方式在支承部位(33)处支撑在车身结构侧的副车架(14)上。
9.根据权利要求1或2所述的扭簧系统，其特征在于，在机动车的一个车桥上设置有两个横向于车辆纵向方向定向的扭簧系统，其中，所述扭簧系统的致动器(28)以结构刚性的方式或以不可相对转动的方式支承在竖直的车辆中平面(18)的区域中。
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