CN105189154B - 车辆的具有以纤维复合材料做成的弹簧导杆结构的独立车轮悬挂系统 - Google Patents

车辆的具有以纤维复合材料做成的弹簧导杆结构的独立车轮悬挂系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车辆的独立车轮悬挂系统，包括以纤维复合材料做成的并构造为沿着车辆纵向观察基本呈U形的弹簧导杆结构(1)，其上臂和下臂(1a，1c)在端侧固定在车体上或与车体连接的支架上，所述固定中的至少一个不具备围绕沿着车辆纵向延伸的轴线的旋转自由度，而轮毂(3)为了固定车轮(2)与U形的弹簧导杆结构(1)的底边连接。在此，至少一个臂(1a，1c)基本上－即不计微小弹性－刚性地固定在车体上或所述支架上，并且未设置其他的基本上沿着车辆纵向延伸的、导引车轮的导杆，从而，为了实现在制动时所期望的前束增加，在至少一个臂(1a，1c)中设有从轮毂(3)在底边上的固定部起仅在臂(1a，1c)的部分区域上沿其纵向延伸的开口(7)。

Description

车辆的具有以纤维复合材料做成的弹簧导杆结构的独立车轮 悬挂系统
技术领域
本发明涉及一种车辆的独立车轮悬挂系统，其包括以纤维复合材料做成的并且构造为沿着车辆纵向观察基本呈U形的弹簧导杆结构，该弹簧导杆结构的上臂和下臂在端侧固定在车体上或与车体连接的支架上，其中，所述固定中的至少一个不具备围绕沿着车辆纵向延伸的轴线的旋转自由度，而轮毂为了固定车轮与所述U形的弹簧导杆结构的底边连接。
背景技术
关于现有技术，除了DE 10 2008 043 330 A1之外还可参见DE 102 16 244 A1。
轻质结构在车辆制造中(特别是对于轿车)越来越重要，而且在行走机构范围内也应该得到特别显著的体现。在此意义下，车轮导引元件可以以纤维复合材料实现，进而，它除了迄今为止由所谓导引车轮的导杆所承担的导引车轮的功能之外，还能够承担迄今为止大多设计成螺旋弹簧的支承弹簧的功能，通过该支承弹簧，车体按比例分配地支撑在由车轮导引元件导向的相应车轮上。两篇文首述及的文献披露了这种车轮导引元件的实例，该车轮导引元件目前以及在本申请技术方案的描述当中被称为弹簧导杆结构。
发明内容
对此，现拟从所述DE 102 16 244 A1出发，提出一种在功能上有益的独立车轮悬挂系统，该独立车轮悬挂系统的特点在于具有很小的结构空间需求(＝本发明的目的)。
为此，本发明提供一种车辆的独立车轮悬挂系统，其包括以纤维复合材料做成的并且构造为沿着车辆纵向观察呈U形的弹簧导杆结构，该弹簧导杆结构的上臂和下臂在端侧固定在车体上或与车体连接的支架上，其中至少一个所述在端侧的固定不具备围绕沿着车辆纵向延伸的轴线的旋转自由度，而轮毂为了固定车轮与所述U形的弹簧导杆结构的底边连接；其特征在于：所述弹簧导杆结构的至少一个臂基本上－即不计微小的弹性－刚性地固定在车体上或所述支架上，并且未设置其他的基本上沿着车辆纵向延伸的、导引车轮的导杆，从而，为了实现在制动时所期望的前束增加，在至少一个臂中设有从轮毂在所述底边上的固定部起仅仅在该臂的部分区域上沿其纵向延伸的开口。
此目的的解决方案的特征在于：其中至少一个臂基本上－即不计微小的弹性－刚性地固定在车体上或所述支架上，并且未设置其他的基本上沿着车辆纵向延伸的、导引车轮的导杆，因此，为了实现在制动时所期望的前束增加，在至少一个臂中设有从轮毂在底边上的固定部起仅在该臂的部分区域上沿其纵向延伸的开口。本发明还进一步提出一些有益的构造和发展设计，如下所述：
上臂和下臂均基本上－即不计微小的弹性－刚性地固定在车体上或所述支架上，并且在上臂和下臂中的所述开口构成为越过底边连在一起；
至少一个臂在沿着车辆纵向观察的情况下在其朝向车辆前部的导杆区段上比在其朝向车辆后部的导杆区段上具有沿车辆竖轴方向测量的更小的厚度；
所述弹簧导杆结构在车体上的基本上－即不计微小的弹性－刚性的固定是按照槽和榫连接型式构成的，具有在相互要连接的元件之一中基本上沿着车辆纵向延伸的槽，该槽和榫连接的与另一元件适当相连的或设置在该另一元件上的连接结构在居间衬垫橡胶弹性层的情况下形状锁合地嵌入所述槽中并且同时被适当地保持。
根据本发明，不同于所述的现有技术，并未设置导引车轮的纵导杆等，而是使相应车轮仅仅由所述的由纤维复合材料组成并且沿着车辆纵向观察时呈U形的弹簧导杆结构进行导引，这样自然将本发明的独立车轮悬挂系统的结构空间需求降低到了最小程度。为此，至少一个臂最后基本上刚性地固定在车体上(必要时在居间连接一个所述的支架的情况下，为简明起见不再另外对该支架进行阐述)，因而弹簧导杆结构的这个臂还可以承担车轮的纵向导向，其中理想的是，应该在臂与车体之间设置一个比较或者说尽可能宽的支撑基底，对此下面还将进一步详细探讨。
然而，首先应该对另一重要发明特征加以阐释，该特征特别是针对这种独立车轮悬挂系统在双轮辙车辆的后桥上的应用而提出，众所周知应该如此地设计该车桥/车轴，使得车轮在制动时(也就是说在制动力的影响下)渐增地依前束方向摆动。据此，在至少一个臂中并且优选是在上臂中设有一个从底边起仅仅在该臂的部分区域上沿其纵向延伸的开口，由此，以在所述臂的连接的区域内与车体接合的“完整横截面”为起点，在一定程度上构成两个彼此分离的导杆区段，这些导杆区段一直延伸到轮毂在U形弹簧导杆结构的底边上的固定位置。与此同时，沿着相反的观察方向，以轮毂在本发明的弹簧导杆结构上的固定位置(例如所谓的轮架－轮毂适当地支承在其上－可以保持在该固定位置)为起点，弹簧结构的两个彼此分离的导杆区段在至少一个臂中通到这样一个位置，在该位置，这两个导杆区段彼此邻近地汇合至一个完整横截面(不再形成开口的臂区段)，该完整横截面然后一直延续到进入该臂在车体上的固定部中。
如果现在本发明的弹簧导杆结构的上臂以这种所说明的方式构成，那么在作用于车轮上的制动力(此制动力作为力矩支撑在弹簧导杆结构上)的影响下(还)在该上臂上产生一个扭转力矩，该扭转力矩在所述开口的区域内使臂的沿着行驶方向观察靠前的导杆区段向着下部内侧变形以及使臂的沿着行驶方向观察靠后的导杆区段向着上部外侧变形，这样便导致由该弹簧导杆结构导向的车轮的所期望的前束增加。
可以通过如下方式来增强刚刚所说明的效果：两个臂均基本上－即不计微小的弹性－刚性地固定在车体上或所述支架上，并且两个臂中的所述开口构成为越过底边连在一起。
前文已经简短地述及：所述(一个或多个)臂的“自由的”(一个或多个)端部在车体上的固定应该构成一个比较或者说尽可能宽的支撑基底，以便能够通过所提出的弹簧导杆结构实现对车轮的良好纵向导向。作为一种优选的实施方式提出：所述基本上－即不计微小的弹性－刚性的固定是按照槽和榫连接型式构成的，具有在相互要连接的元件之一中基本上沿着车辆纵向延伸的槽，该槽和榫连接的与另一元件适当相连的或设置在该另一元件上的连接结构在居间衬垫橡胶弹性层的情况下形状锁合地嵌入所述槽中并且同时被适当地保持。所述居间的橡胶弹性层不仅用于实现车轮与车体之间的所期望的隔声，而且还部分地有助于所期望的纵向弹性，亦即车轮悬挂装置沿着车辆纵向的弹簧作用(例如鉴于凹凸不平，如横向接缝等)。
此外，作为可选方案，还提出：至少一个臂在沿着车辆纵向观察的情况下在其朝向车辆前部的那侧上或者说在前部导杆区段上比在其朝向车辆后部的那侧上或者说在后部导杆区段上具有沿车辆竖轴方向测量的更小的厚度。利用这项措施，被导向的车轮在侧向力的影响下如所期望的那样增强地依前束摆动。
附图说明
下文将借助实施例进一步阐述本发明，其中：附图1示出的是本发明弹簧导杆结构包括法兰连接于带有轮毂的轮架上的轿车左后轮(无减震器)的从前方内侧看的透视图，在图2中示出了该弹簧导杆结构的反向于行驶方向的视图，带有减震器而不带车轮。图3示出了图2中的剖面A-A，而在图4、5中示出了另外的立体图。在图6(透视)或者图7(侧面顶视图-沿着车辆纵向观察)中，对于一个在臂的长度方面与图1至5示出的实施例不同的其他(按照本发明的)弹簧导杆结构，示出了本发明弹簧导杆结构的臂的端部在车体上的固定部的、在图1至5中未示出的细节。在所有附图中，相同的元件标注以相同的附图标记。
具体实施方式
首先参见图1至5，本发明的由纤维增强的(特别是玻璃纤维增强的)塑料组成的弹簧导杆结构标注以附图标记1，该弹簧导杆结构成形为基本呈U形，具有两个臂1a、1c以及一个将这两个臂1a、1c相互连接的底边1b。臂1a、1c的在这些图中的自由端部通过后文借助图6、7阐述的方式如下地基本上刚性地固定在图1至5未示出的车体上，即，该弹簧导杆结构1既可以在车辆横向上、即在车轮2的未示出的旋转轴的方向上(以及沿着图3的视向)也可以在车辆纵向上(＝图2的视向)引导车辆的一个(仅仅在图1中示出的)车轮2，该车轮固定在一个轮毂3上，该轮毂则又固定在一个(在图1中仅仅简化示出的)轮架4上，该轮架又固定在弹簧导杆结构1的底边1b上。
另外，弹簧导杆结构1由于它基本上刚性地固定在车体上之故还在车辆竖轴方向上引导车轮，在这个方向，由于臂1a、1c的弹性可变形性之故而存在一个由臂的弹性变形的弹力或弹簧作用所限定的自由度。由于在这个实施例中(如可以看出的那样)上臂1a沿着车辆横向观察设计得比下臂1c更短，因此，如所期望的那样在车轮升降行程上(沿着竖直方向)产生负的车轮(外)倾角的一种累进增加。一个减震器5与弹簧导杆结构1的弹簧作用平行地起作用，该减震器一侧固定在轮架4上、另一侧支撑在未示出的车体上。除了到目前为止描述的结构元件之外，在这些图中还示出了一根用于车轮2的驱动轴6。
如可以看出的那样，当前在两个臂1a、1c中均设有从轮毂3或轮架4在弹簧导杆结构1的底边1b上的固定部起仅仅在臂1a、1c的部分区域上沿其纵向延伸的开口7，该开口构成为越过底边1b或者说穿过该底边1b连在一起。在前文对该开口7的技术背景进行了详细阐述，即：借此在没有基本上沿着车辆纵向延伸的、导引车轮的导杆的情况下，在车辆或车轮2制动时可以在车轮2上实现所期望的前束增加(Vorspurzunahme)。在前述阐释中所说的弹簧导杆结构1的臂1a、1c的导杆区段在图3、4、5中针对上臂1a来说在考虑到图3、4中由箭头F示出车辆行驶方向的情况下为前部导杆区段标注附加的字母“v”或者为后部导杆区段标注“h”。
在图3中无法看出，两个臂1a、1c在其沿着行驶方向F的前部导杆区段1av、1cv上与在其沿着行驶方向F的后部导杆区段1ah、1ch上相比具有或者可以具有沿车辆竖轴方向测量的更小的厚度d。通过不同厚度d的这一措施，被导向的车轮2在沿着车辆横向作用于车轮上的侧向力的影响下如原则上所期望的那样增强地依前束摆动，因为前部导杆区段1av、1cv比后部导杆区段1ah、1ch更弱地抵抗这些侧向力，并因此在侧向力的作用下(尽管仅仅是很微小地)以微弱程度比后部导杆区段1ah、1ch更强地沿着竖直方向地变形。
如图6和7示出的那样，弹簧导杆结构1在车体13上(不计微弱的弹性)的刚性固定是按照槽和榫连接型式构成的，具有一个基本上沿着车辆纵向(＝行驶方向F)延伸的槽12，该槽位于一个设置在车体13上的并且根据该槽12在横截面中呈L形地从车体13的竖直壁(同样为附图标记13)上突伸的保持结构8中，一个设置在相应臂的自由端部上的所谓连接结构9在居间衬垫橡胶弹性层10的情况下形状锁合地嵌入所述槽12中。在此，上臂1a与下臂1c的连接结构9设计为一种相对于U形弹簧导杆结构1向外定向的凸缘的型式，因而这种具有两个连接结构9的弹簧导杆结构1在图7的视图中在一定程度上显示出如同一个在纵剖视图中表示的帽子(具有“帽檐”)。另外，在图6中可以看出，开口7在底边1b中设计为圆形的并且特别是比在臂1a、1c中更宽，以便能够将动力输出轴6穿过该开口7引向在此图中未示出的轮毂3。

Claims (5)

1.车辆的独立车轮悬挂系统，其包括以纤维复合材料做成的并且构造为沿着车辆纵向观察呈U形的弹簧导杆结构(1)，该弹簧导杆结构的上臂和下臂(1a，1c)在端侧固定在车体上或与车体连接的支架上，其中至少一个所述在端侧的固定不具备围绕沿着车辆纵向延伸的轴线的旋转自由度，而轮毂(3)为了固定车轮(2)与所述U形的弹簧导杆结构(1)的底边(1b)连接，
其特征在于：所述弹簧导杆结构(1)的至少一个臂基本上－即不计微小的弹性－刚性地固定在车体上或所述支架上，并且未设置其他的基本上沿着车辆纵向延伸的、导引车轮的导杆，从而，为了实现在制动时所期望的前束增加，在至少一个臂中设有从轮毂(3)在所述底边(1b)上的固定部起仅仅在该臂的部分区域上沿其纵向延伸的开口(7)。
2.如权利要求1所述的独立车轮悬挂系统，其特征在于：上臂和下臂(1a，1c)均基本上－即不计微小的弹性－刚性地固定在车体上或所述支架上，并且在上臂和下臂(1a，1c)中的所述开口(7)构成为越过底边(1b)连在一起。
3.如权利要求1或2所述的独立车轮悬挂系统，其特征在于：至少一个臂在沿着车辆纵向观察的情况下在其朝向车辆前部的导杆区段(1av，1cv)上比在其朝向车辆后部的导杆区段(1ah，1ch)上具有沿车辆竖轴方向测量的更小的厚度(d)。
4.如权利要求1或2所述的独立车轮悬挂系统，其特征在于：所述弹簧导杆结构(1)在车体(13)上的基本上－即不计微小的弹性－刚性的固定是按照槽和榫连接型式构成的，具有在相互要连接的元件之一中基本上沿着车辆纵向延伸的槽(12)，该槽和榫连接的与另一元件适当相连的或设置在该另一元件上的连接结构(9)在居间衬垫橡胶弹性层(10)的情况下形状锁合地嵌入所述槽中并且同时被适当地保持。
5.如权利要求3所述的独立车轮悬挂系统，其特征在于：所述弹簧导杆结构(1)在车体(13)上的基本上－即不计微小的弹性－刚性的固定是按照槽和榫连接型式构成的，具有在相互要连接的元件之一中基本上沿着车辆纵向延伸的槽(12)，该槽和榫连接的与另一元件适当相连的或设置在该另一元件上的连接结构(9)在居间衬垫橡胶弹性层(10)的情况下形状锁合地嵌入所述槽中并且同时被适当地保持。
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