CN106457953A - 轮架 - Google Patents

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Abstract

一种安装在车辆的后桥体上的轮架，所述轮架包括支撑板和支承板。所述支撑板与“虚拟主销轴线”重合，并且所述支撑板的特性使得所述支撑板可以围绕所述“虚拟主销轴线”在可弯曲支撑部的区域中发生弯折。所述支承板的一部分所具有的特性使得允许该部分沿车辆的侧向方向进行偏转。当侧向力Flateral或制动力Fbrake施加至轮架时，例如在转向或制动期间，所述支撑板和所述支承板的这些特性形成了侧向力不足转向和制动力不足转向。

Description

轮架
技术领域
本发明总体上涉及根据权利要求1的前序部分的轮架。
背景技术
在现有技术中已知扭转梁式后悬架，其轻质且成本有效，并且提供几何包装的优点。它们也有缺点，诸如横向刚度低、侧向力过度转向、制动力过度转向，纵向柔性(longitudinal compliance)低、以及不利的几何形状作为轨迹角(trajectory angle)和防抬升角(anti-lift angle)。
US 7,891,674中描述了具有转向角控制的悬挂轴的示例。柔性轴连接设置在该轴上的轮架。每个轮架包括刚性安装板，其承载两个基本竖向的枢轴。枢轴的位置决定了转向角。每个竖向枢轴包括设置在轮架上的弹性接头。可弹性变形的元件插在每个壳体的内表面和刚性部件的孔的外表面之间。弹性接头的结构尺寸设计成使转向扭矩最小。按照US 7,891,674的轴的缺点在于，所包括的细节(例如球形接头和衬套)设计成以优选的几何形状保持转向节，而这是昂贵的。另一缺点是接头和衬套给这种设计的轴引入了额外的重量。
在上述现有技术中，侧向力不足转向和制动力不足转向的值取决于具体的衬套刚度和虚拟的主销轴线的位置。
根据本发明的轮架能够通过为轮架选择的设计特性和材料特性来调整侧向刚度、纵向刚度、侧向力不足转向和制动力不足转向的值。
发明内容
本发明的目的是以简化的设计来创建安装在后桥体上的轮架，以降低制造成本，同时通过所期望的侧向刚度来改善转向性能，通过实现侧向力不足转向来改善操纵性能，以及通过制动力不足转向来改善制动稳定性，并且相比于现有技术文献中的后桥体通过瞬态隔离(transient insulation)改善了乘坐舒适性。
根据本发明的轮架安装在车辆的后桥体上。所述轮架包括支撑板和支承板。所述支撑板连接至所述后桥体和所述支承板。所述支撑板沿车辆的基本横向延伸，在所述支撑板与所述轮架的“虚拟主销轴线”重合的区域中设有可弯曲支撑部。所述支承板平行于车轮的车轮轴承或者在一个实施例中可以基本上平行于车轮的车轮轴承。
所述支撑板的这些特性使得：在与地面的接触印迹中，当侧向力Flateral或制动力Fbrake施加至所述轮架时，例如在转向或制动期间，所述支撑板围绕所述“虚拟主销轴线”在所述可弯曲支撑部的区域中发生弯折。所述支承板包括第一支承板部和第二支承板部，并具有这样的特性：在与地面的接触印迹中，当侧向转向力Flateral或制动力Fbrake施加到轮胎时，例如在转向或制动期间，允许所述第二支承板部沿车辆的侧向方向进行偏转。因此，所述支撑板和所述支承板的特性为安装在所述轮架上的车轮实现了侧向力不足转向和制动力不足转向。
所述第一支承板部设置在车轮轴承的中心周围的区域中，所述第二支承板部设置在所述第一支承板部的前面。所述第一支承板部沿车辆的侧向方向具有刚性材料特性，并且所述第二支承板部相比于所述第一支承板部具有较小刚性材料特性。
在所述车辆的纵向方向上，所述第一和第二支承板部均具有刚性材料特性。所述第二支承板部可以设置有一个或多个孔，这在所述车辆的侧向方向上相比于所述第一支承板部产生较小刚性特性。
与所述第一支承板部的材料相比，制成所述第二支承板部的该材料具有相同的壁厚度或更薄的壁厚度。
所述支撑板包括第一支撑部和第二支撑部，并且所述第一和第二支撑部的特性相比于所述可弯曲支撑部的特性具有更大的刚性。
所述支撑板的所述可弯曲支撑部沿着所述“虚拟主销轴线”设置有一个或多个凹部。所述可弯曲支撑部的所述第一和/或第二支撑部设置有一个或多个凹部和/或孔。
所述支撑板的所述第一支撑部连接至第一支撑凸缘，所述第一支撑凸缘连接至所述第一支承板部和所述第一支撑部，所述支撑板的所述第二支撑部连接至第二支承凸缘，所述第二支承凸缘连接至所述第二支撑部和所述后桥体。
所述第一支承板部连接至所述支撑板的所述第一支撑部，并且所述第二支承板部刚性地连接至所述后桥体。所述支撑板和所述支承板优选由板材金属、锻造金属或压铸金属制成。进一步，本发明包括车辆的后桥体，其包括轮架。
附图说明
现在参照附图以示例的方式描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的安装在车辆的后桥体上的车轮架的后视剖视图；
图2示出了车辆的后桥体上的轮架的俯视图；
图3示出了后桥体上的轮架的俯视图；
图4示出了从车辆的外侧观察时轮架的侧视图，
图5示出了从车辆的内侧观察时轮架的侧视图。
具体实施方式
在下面的描述中，将参考朝向向前行驶方向的车辆来给出各种方向。这些方向的示例可以是侧向、纵向、横向、前、竖向、水平。应特别指出，这些方向是参照安装在车辆的后桥体上的轮架给出的。
下面，将详细描述图1-5中所公开的按照本发明的适用于后桥体2的轮架1。进一步，图1示出了反向转向(countersteering)后桥3的后视剖视图，其包括安装在后桥体2上的轮架1。后桥体2沿车辆的横向方向延伸，并且牢固地连接到轮架1，车轮4安装在轮架1上。水平轴线5位于安装在后桥体2上的车轮4的上表面6和下表面7之间的中间位置，竖向平面8位于安装在后桥体2上的车轮4的两个竖向侧面9和10之间的中间位置，水平轴线5与竖向平面8之间的交点形成了车轮中心11的位置，如图1所示。所示出的“虚拟主销轴线”12构成了反向转向轮架的转向机构中的主枢轴。
图2示出了位于后桥体2上的轮架1的俯视图。后桥体2围绕悬挂轴线13悬挂，沿车辆的向前行驶方向看时，悬挂轴线13定位在后桥体2的前部。左侧示出了没有车轮时的轮架1，而右侧则带有车轮4。所示的水平轴线5延伸穿过车轮中心11。沿车辆的行驶方向上看时，“虚拟主销轴线”12成角度，并且在车轮中心外侧且在水平轴线5和车轮中心11的后面与地面相交。
图3示出了位于后桥体2上的轮架1的俯视图，其包括支撑板14和支承板15。支撑板14连接到后桥体2和支承板15。支撑板14优选与后桥体2和支承板15焊接在一起。支撑板14布置成优选沿车辆的基本上横向方向延伸，并且包括第一支撑部16和第二支撑部17。第一支撑部16连接至该支承板15，第二支撑部17连接至后桥体2。在支撑板14的第一和第二支撑部16、17交汇或重合的区域中设置有可弯曲支撑部18，并且，在中性的未被影响(neutralunaffected)的状态下，整个支撑板14在同一个虚拟几何平面中延伸。可弯曲支撑部18优选与轮架1的“虚拟主销轴线”12重合。支撑板14的这些特性使得：例如在转弯或制动期间，当在与地面的接触印迹(contact patch)中的侧向力Flateral或制动力Fbrake施加至轮架1时，支撑板14围绕“虚拟主销轴线”12在可弯曲支撑部18的区域中发生弯折。
图4示出了从车辆的外侧观察时轮架1的侧视图。在一个实施例中，支承板15基本上平行于车轮4的车轮轴承，并且支承板15包括第一支承板部19和第二支承板部20，并具有这样的特性：例如在转弯或制动期间，当向轮架1施加侧向力Flateral时，允许第二支承板部20在车辆的侧向方向上偏转或移动。这样，支撑板14和支承板15的特性使得：当侧向力Flateral施加到轮架1上时(例如在转向期间)，它们实现侧向力不足转向；以及，当在与地面的接触印迹中的制动力Fbrake施加至轮架1时(例如在制动期间)，它们为安装在轮架1上的车轮4实现上制动力不足转向。
第一支承板部19设置在与车轮轴承的中心接触的区域中，该区域是连续的。第二支承板部20设置在第一支承板部19的前方。沿车辆的横向方向，第一支承板部19和第二支承板部20由均匀厚度的材料制成。支承板15的均匀厚度简化并降低了制造成本。
沿车辆的侧向方向，第一支承板部19具有刚性材料特性，而第二支承板部20具有比第一支承板部19更小刚性的材料特性。因此，第一支承板部19的材料的刚度大于第二支承板部20的材料的刚度。
在一个实施例中，第一和第二支承板部19、20沿侧向方向的这些不同特性通过第二支承板部20中的一个或多个孔来产生。第一支承板部19优选是在提供第二支承板部20的孔21的区域中与第二支承板部20分开。在一个优选实施例中，第二支承板部20设置有一个孔21。因此，第二支承板部20是V形的，具有上腿部22和下腿部23。第一和第二腿部22、23的宽度W取决于所期望的偏转特性。因为第一和第二支承板部19、20优选地由具有相似厚度的材料制成，所以第二支承板部20的孔21在车辆的侧向方向上提供了比第一支承板部19更小刚性的特性。第二支承板部优选通过焊接固定连接至后桥体2。
第二支承板部20设置有一个或多个支承支撑板24。优选地，支承支撑板24设置在第二支承板部20的前端部。为了产生稳定性，以V形构造来提供这些支承支撑板24，这些支承支撑板24间隔开且连接到后桥体2。支承支撑板24优选焊接到第二支承板部20和后桥体2。
在另一个实施例中，第一和第二支承板部19、20沿侧向方向上的不同特性是通过第二支承板部20的材料的壁厚度比第一支承板部19的材料的壁厚度更薄来形成的，从而使得第二支承板部20在车辆的侧向方向上产生比第一支承板部19更小的刚性特性。
第一和第二支承板部19、20在车辆的纵向和竖向方向上都具有刚性材料特性，以便将大部分纵向力和很大一部分竖向力传递到桥体2。在一个优选实施例中，第一和第二支承板部19、20的第一和第二外表面25、26设置在同一几何虚拟平面中。在另一个实施例中，第一支承板部19的第一外表面25与第二支承板部20的第二外表面26相对于彼此成角度。当沿车辆的纵向方向看时，第二外表面26可以向车辆内侧倾斜，并且第二外表面26的倾角可以与“虚拟主销轴线”12相一致。甚至更优选地，当沿车辆的纵向方向看时，“虚拟主销轴线”12与成角度的虚拟几何平面相一致，该成角度的虚拟几何平面在第二支承板部20的一半材料厚度处延伸穿过该第二支承板部20。
图5示出了从车辆内侧观察时轮架1的侧视图。示出了支撑板14，并且第一和第二支撑部16、17比与“虚拟主销轴线”12重合的可弯曲支撑部18具有更大的刚性。整个支撑板14优选地布置在沿车辆侧向方向的延伸平面中，该延伸平面接近垂直于或垂直于图1所示的竖向平面8。优选地，支撑板14由具有均匀材料特性的钢板材料制成。
为了获得可弯曲支撑部18的较小刚性特性，如图3所示，沿着“虚拟主销轴线”12设置了一个或多个凹部28，这就弱化了材料。此外，第一和/或第二支撑部16、17可以设有一个或多个凹部和/或孔，这减少了轮架1的总重量。
支撑板14的第一和第二支撑部16、17分别连接至第一和第二支撑凸缘29、30。第一支撑凸缘29连接至第一支承板部19和第一支撑部16，第二支撑部17连接至第二支撑凸缘30，第二支撑凸缘30连接至第二支撑部17和后桥体2。第一支承板部19连接到第一支撑部16，第二支承板部20刚性地连接到后桥体2。此外，支撑板和支承板由板材金属、锻造金属或压铸金属制成。
图3示出了车轮中心11和“虚拟主销轴线”12与地面重合的位置27。施加到轮胎的侧向力Flateral(例如在转向期间)的纵向位置以及“虚拟主销轴线”12与地面的重合点的纵向位置均位于车轮中心11的后方和外侧。该侧向转向力Flateral在穿过车轮中心11的水平轴线5后面的距离B处施加到车轮4。“虚拟主销轴线”12与地面的重合点的纵向位置位于纵向距离A或B+C处，从穿过车轮中心11的虚拟竖向平面8开始。该值C优选大于该值B。这给出了后倾拖距(caster trail)的一个负值。形成了具有负的后倾拖距的“主销轴线”12，这能够在“虚拟主销轴线”12与地面的重合点的位置27之前施加侧向转向力Flateral。通过这种布置产生了转向扭矩。与可弯曲支承板15组合，就产生了一种转向力不足转向。
扭转梁式后桥悬架的制动力过度转向通常是该结构中的柔性(compliances)的结果。支承板15和支撑板14的结构在制动时呈现出弯曲力矩。图3示出的“虚拟主销轴线”12与地面的重合点位于车轮中心11后面并且与通过的车轮中心11的虚拟竖向平面之间具有侧向垂直距离D。由于该距离D位于车轮中心11的外侧，因此产生负的摩擦半径(scrubradius)。在车轮4与地面的接触印迹中并在延伸通过车轮中心11的纵向竖平面8中，施加制动力Fbrake并且产生制动力矩。“虚拟主销轴线”12形成为具有负的转向半径，使得制动力Fbrake将会在“虚拟主销轴线”12与地面的重合点的位置27的内侧起作用。通过这种布置产生了转向扭矩。与支撑板14组合，就在第二支承板中产生弯曲力矩，这会形成制动力不足转向。
这样，纵向距离B和C的值连同第二支承板部20的上腿22和下腿23和可弯曲支撑部18的偏转特性以及“虚拟主销轴线“12与地面的重合点的位置D，这一起形成了侧向力不足转向和制动力不足转向。
支撑板14和支承板15的偏转是非塑性的。反向转向的值是侧向力不足转向和制动力不足转向连同从扭转梁构造获得的过度转向的值一起所达到的目标。

Claims (12)

1.一种安装在后桥体(2)上的轮架(1)，包括支撑板(14)和支承板(15)，所述支撑板(14)连接至所述后桥体(2)和所述支承板(15)，所述支撑板(14)沿车辆的基本横向延伸，在所述支撑板(14)与所述轮架(1)的“虚拟主销轴线”(12)重合的区域中设有可弯曲支撑部(18)；
其特征在于：
所述支撑板(14)的特性使得：在与地面的接触印迹中，当侧向力Flateral或制动力Fbrake施加至所述轮架(1)时，所述支撑板(14)围绕所述“虚拟主销轴线”(12)在所述可弯曲支撑部(18)的区域中发生弯折；
所述支承板(15)包括第一支承板部(19)和第二支承板部(20)，并具有这样的特性：在与地面的轮胎接触印迹中，当侧向转向力Flateral或制动力Fbrake施加到轮架时，允许所述第二支承板部(20)沿车辆的侧向方向进行偏转；因此，所述支撑板(14)和所述支承板(19)的特性为安装在所述轮架(1)上的车轮(4)实现了侧向力不足转向和制动力不足转向。
2.根据权利要求1所述的轮架，其中，所述第一支承板部(19)设置在车轮轴承的中心周围的区域中，所述第二支承板部(20)设置在所述第一支承板部(19)的前面，所述第一支承板部(19)沿车辆的侧向方向具有刚性材料特性，并且所述第二支承板部(20)相比于所述第一支承板部(19)具有较小刚性材料特性。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的轮架，其中，在所述车辆的纵向方向上，所述第一和第二支承板部(19，20)均具有刚性材料特性。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的轮架，其中，所述第二支承板部(20)设置有一个或多个孔(21)，以在所述车辆的侧向方向上相比于所述第一支承板部(19)产生较小刚性特性。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的轮架，其中，与所述第一支承板部(19)的材料相比，制成所述第二支承板部(20)的材料具有相同的壁厚度或更薄的壁厚度。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的轮架，其中，所述支撑板(14)包括第一支撑部(16)和第二支撑部(17)，并且所述第一和第二支撑部(16，17)的特性相比于所述可弯曲支撑部(18)的特性具有更大的刚性。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的轮架，其中，所述支撑板(14)的所述可弯曲支撑部(18)沿着所述“虚拟主销轴线”(12)设置有一个或多个凹部(28)。
8.根据权利要求6所述的轮架，其中，所述支撑板(14)的所述第一和/或第二支撑部(16，17)设置有一个或多个凹部和/或孔(28)。
9.根据权利要求6或8中任一项所述的轮架，其中，所述支撑板(14)的所述第一支撑部(16)连接至第一支撑凸缘(29)，所述第一支撑凸缘(29)连接至所述第一支承板部(19)和所述第一支撑部(16)，所述支撑板(14)的所述第二支撑部(17)连接至第二支承凸缘(30)，所述第二支承凸缘(30)连接至所述第二支撑部(17)和所述后桥体(2)。
10.根据权利要求6、8或9中任一项所述的轮架，其中，所述第一支承板部(19)连接至所述支撑板(14)的所述第一支撑部(16)，并且所述第二支承板部(20)刚性地连接至所述后桥体(2)。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的轮架，其中，所述支撑板(14)和所述支承板(15)由板材金属、锻造金属或压铸金属制成。
12.一种后桥体(2)，包括根据在前权利要求1-11中任一项所述的轮架(1)。
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