CN108137094B - 双轮辙车辆的可转向车轮的车轮悬架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车轮悬架，其具有车轮支架，其能被引导并且能围绕转向轴线偏转，转向横拉杆与该车轮支架作用连接并且沿车辆横向方向定向。在此，转向横拉杆的靠近车轮支架的端部区段经由铰接机构与形成转动轴线的中间元件连接，转动轴线与转向横拉杆的在车辆车身侧的铰接点形成相对于车辆竖轴线倾斜的平面，转向横拉杆臂与铰接机构间隔开距离地固定在中间元件上，中间元件的转动轴线在平面中这样相对于车辆竖轴线倾斜，使得转向横拉杆臂在中间元件上的铰接处沿车辆横向方向观察比中间元件的转动轴线与如下直线的交点更靠近车辆中间平面，直线延伸穿过转向横拉杆的在车辆车身侧的铰接点以及延伸穿过在转向横拉杆与中间元件之间的铰接机构的中心。

Description

双轮辙车辆的可转向车轮的车轮悬架

技术领域

本发明涉及一种双轮辙车辆的可转向车轮的车轮悬架，该车轮悬架具有车轮支架，该车轮支架以能相对于车辆车身优选借助至少一个引导车轮的导杆围绕转向轴线偏转的方式被引导并且能通过转向横拉杆的移动而围绕转向轴线偏转，所述转向横拉杆经由车轮支架的转向横拉杆臂与该车轮支架作用连接并且至少近似沿车辆横向方向定向并且能沿该方向移动。对于现有技术，仅示例性参照DE19717069A1。

背景技术

在双轮辙车辆的前轴上的转向节转向机构涉及本领域技术人员普遍已知的阿克曼转向条件。也已知的是，借助合适设计的转向梯形(由可转向车轮的轴线和转向横拉杆和在车轮支架侧的转向横拉杆臂形成)能够更好地遵循阿克曼转向条件，或者当沿车辆行驶方向观察转向横拉杆位于车轮中心之后时，实际的转向运动学能够更好地适配于理论上需要的阿克曼转向条件。然而，这由于车辆车身前端中的狭窄的安装情况而常常不能实现。如果车轮继续通过未取消的下方的导杆复合体(例如或尤其是所谓的叉形杆)被引导，从而在主销轴线、即转向轴线的结构上可能的定位方面也存在显著的限制，那么特别困难、甚至不可能的是，实现期望地接近阿克曼转向条件的转向梯形。

发明内容

对此，现在应该指出的是，如何能够尤其是也利用沿车辆行驶方向观察处于车轮中心前方的转向横拉杆来更好地遵循阿克曼转向条件，即，能够如何设计或构造转向梯形，使得比在目前的现有技术中更好地满足阿克曼转向条件(＝本发明的任务)。

该任务的解决方案在于，双轮辙车辆的可转向车轮的车轮悬架具有车轮支，该车轮支架以相对于车辆车身围绕转向轴线可偏转的方式被引导并且能通过转向横拉杆的移动而围绕转向轴线偏转，所述转向横拉杆经由车轮支架的转向横拉杆臂与该车轮支架作用连接并且至少近似沿车辆横向方向定向，其中，转向横拉杆的靠近车轮支架的端部区段经由允许车轮支架相对于车辆车身竖直地弹性缩入运动和弹性伸出运动的铰接机构与具有转动轴线的中间元件连接，所述转动轴线与转向横拉杆的在车辆车身侧的铰接点形成相对于车辆竖轴线以处于+45°至-45°之间的范围内的角度倾斜的平面，并且转向横拉杆臂与所提及的铰接机构间隔开距离地以围绕所提及的转动轴线可转动的方式固定在中间元件上，并且中间元件的转动轴线在所提及的所形成的平面中观察相对于车辆竖轴线倾斜，使得转向横拉杆臂在中间元件上的铰接沿车辆横向方向观察比中间元件的转动轴线与如下直线的交点更靠近车辆中间平面，所述直线延伸穿过转向横拉杆的在车辆车身侧的铰接点以及延伸穿过在转向横拉杆与中间元件之间的铰接机构的中心。此外要明确提及的是，所形成的平面相对于车辆竖轴线的上面提及的在+45°至-45°的角度范围内的倾斜也包括该平面的精确竖直的定向。

按照本发明，在转向横拉杆与车轮支架的至少一个转向横拉杆臂之间设有在此所谓的中间元件，借助所述中间元件，对于转向运动学并且因此对于尽可能接近阿克曼转向条件而言具有重大意义的运动学点沿车辆横向方向观察能够比迄今可以的那样进一步向外设置。具体地，该运动学点由转向横拉杆与车轮支架转向横拉杆臂的在中间连接按照本发明的中间元件的情况下的按照本发明仅还间接的共同作用得出，所述共同作用借助该按照本发明的中间元件通过虚拟的运动学点来限定，该运动学点几乎可以任意地放置并且例如也可以设置在固定在车轮支架上的制动盘的平面中，这出于构件冲突的原因在没有这样的中间元件的情况下显然是不可能实现的。借助对第一实施例的进一步说明、更确切地说尤其借助所述第一实施例的图3(相比于作为现有技术的图5)能够更好地理解这点。

因此，已经进一步说明第一和第二实施例，其中，进一步说明的特征和优点当然是普遍适用的并且是重要的，即使相应的特征和优点没有(如常见那样)在此时紧接其的附图说明中被阐述。尤其是，本发明也能在具有可转向车轮的其它车桥结构上实现，例如在弹簧减震车桥上并且甚至在刚性车桥上实现。

附图说明

附图1-5属于第一实施例，而在图6和7中示出第二实施例。具体地，图1在大致从前面观察的第一视图中以立体图示出轿车的可转向左前轮的按照本发明的车轮悬架，而图2以基本上从车辆中间平面出发观察的方式在(沿车辆横向方向)向外的视向中从后向前以向下朝向行车道的小倾斜度稍微倾斜地示出该车轮悬架。在此，车辆的行驶方向通过箭头F示出。

图3在从前面沿车辆纵向方向(向后)观察的视图中仅示出图1、2中的对于其解释而重要的元件，而图5示出针对现有技术的类似于图3的视图。最后在图4a、4b中，在图4a中在沿车辆纵向方向向前的视向中仅示出(图1至3中的)中间元件的剖视图，而在图4b中在沿车辆横向方向向外的视向中仅示出所述中间元件的视图。

在第二实施例中，图6示出与图1类似的视图，而图7仅示出图6中的中间元件的剖视图。

具体实施方式

首先参考图1、2，用附图标记1表示车轮支架或摆动支座，在所述车轮支架或摆动支座上固定有在图1中可见的车轮轴承2，未示出的车轮可以以围绕其转动轴线可转动的方式固定在所述车轮轴承上。叉形杆3以围绕(未示出的)主销轴线可转动的方式固定在车轮支架1的上端部上，所述车轮支架以其另一端部如常见那样以围绕车辆纵轴线可偏转的方式(以便能够实现车轮相对于(未示出的)车辆车身的弹性缩入运动和弹性伸出运动)固定在该车辆车身上。在车辆支架1的下端部区域中设有另外的叉形杆4，其中，出于更好的清晰性的原因未示出该另外的叉形杆一方面在车轮支架1上的以及另一方面在车辆车身上的或在副车架上的具体(可转动的)连接，但这如常见那样设计。最后，为了约束车辆支架1的在通过所述两个叉形杆3、4引导之后剩余的围绕主销轴线(＝转向轴线)的转向自由度，如原则上那样设有转向横拉杆5。该转向横拉杆基本上沿车辆横向方向延伸并且如常见那样能借助转向传动机构沿该方向移动，其中，相应的(即在车辆中在左侧和在右侧的)转向横拉杆5的远离(相应的)车辆支架1的端部与转向传动机构(例如该转向传动机构的齿条)连接。因此，利用该远离车辆支架1的端部，转向横拉杆5(如常见那样)沿车辆竖轴线的方向以及沿车辆纵向轴线的方向观察实际上固定地与车辆车身连接，但是当然能够由所提及的转向传动机构推动转向横拉杆5沿车辆横向方向移动，以便能够实现相应的车辆支架1围绕转向轴线的转向运动或偏转运动。因此，转向横拉杆5的该远离车辆支架1的端部当前被称为转向横拉杆5的在车辆车身侧的铰接点SP。

在常见的现有技术中，转向横拉杆5的靠近车轮支架1的端部铰接地固定在刚性设置在车轮支架1上的并且就期望(并且对于本领域技术人员已知的“转向梯形”)而言合适成型的转向横拉杆臂1a上，不同于这些常见的现有技术，当前在转向横拉杆5与车辆支架1或其转向横拉杆臂之间的运动传递链中设有中间元件6，在各转向横拉杆臂之中，在此在第一实施例中沿竖直方向在不同高度上设有两个转向横拉杆臂、即一个靠近转向横拉杆的转向横拉杆臂1b和一个远离转向横拉杆的转向横拉杆臂1a。该在此具有柱形壳体6a和固定在该柱形壳体上的轴承座6b的中间元件6经由其轴承座6b通过铰接机构7与转向横拉杆5的在车轮支架侧的端部区段连接。按照橡胶轴承类型的构成为具有优选与车辆纵轴线平行延伸的转动轴线的该铰接机构7能够实现车轮支架1相对于车辆车身或相对于转向横拉杆5的在车辆车身侧的铰接点SP的(竖直的)弹性缩入运动和弹性伸出运动，该铰接点(如已经阐述那样)沿竖直方向观察大致固定于车辆车身。

按照本发明的中间元件6当前(在第一实施例中)设置在两个转向横拉杆臂1a、1b之间，所述两个转向横拉杆臂分别刚性地与车轮支架1连接。中间元件6的靠近铰接机构7的端部区段如此地固定在靠近转向横拉杆的转向横拉杆臂1b上并且中间元件6的与铰接机构7相对置的端部区段如此地固定在车轮支架1的远离转向横拉杆的转向横拉杆臂1a上，使得中间元件6的经由铰接机构7与转向横拉杆5连接的壳体6a能利用延伸穿过该壳体或由该壳体形成的转动轴线6c相对于转向横拉杆臂1a、1b转动。具体地，为此如图4a示出的那样，中间元件6的基本上圆柱形的传递柱6d以围绕由(壳体6a和传递柱6d的)相应的柱体轴线形成的转动轴线6c可转动的方式被支承在中空柱形的壳体6a中，其中，该传递柱6d与转向横拉杆臂1a、1b固定连接。这样，从壳体6a中伸出的传递柱6d以其在所述(或者全部)图中处于上方的端部在第一铰接点APa中刚性地与车轮支架1的转向横拉杆臂1a连接，并且类似地，传递柱6d的在所述图中处于下方的端部在第二铰接点APb中与转向横拉杆臂1b连接。传递柱6d的在所述两个铰接点Apa和APb之间的整个区段可以被称为转向横拉杆臂或在此转向横拉杆臂1a、1b在中间元件6上的可转动的铰接处AB或可转动的铰接区域AB，所述转向横拉杆臂1a、1b经由所述整个区段以围绕中间元件6的转动轴线6c可转动的方式与中间元件6连接。此外，(即使在该实施例中)不强制要求设置两个转向横拉杆臂1a、1b；而是当前仅出于强度原因才实现这点。当例如传递柱6d与远离转向横拉杆的转向横拉杆臂1a在铰接点APa中的连接被适当地确定尺寸时也可以足够的是，仅设置在唯一的转向横拉杆臂1a与传递柱6d(或通常中间元件6)之间的该唯一的连接。

现在参考图3，在此对于第一实施例而言，取代车轮支架1及其车轮轴承2而示出制动盘8，该制动盘如常见那样固定在车轮轴承2上并且在车轮装配好时处于该车轮的所谓的轮盘内。此外，在该图3中示出转向横拉杆5以及经由铰接机构7与该转向横拉杆铰接地连接的中间元件6，所述铰接机构的转动轴线在点KF中与图纸平面垂直地延伸以及基本上沿车辆纵向方向延伸。中间元件6的已经阐述的转动轴线6c如可见的那样与当前笔直地准确地沿车辆横向方向延伸的转向横拉杆5的纵轴线LS交于点KL，该点在此几乎处于制动盘8的中间平面ME中。所述点KL此时是(在附图说明之前已经提及的)用于车轮支架1围绕车轮悬架(在其设计位置中)的已经提及的转向轴线(主销轴线)的转向运动或偏转运动的虚拟运动学点KL。利用所述(虚拟)运动学点KL的这样的如图示的位置，尤其是在转向横拉杆5如在此那样沿行驶方向F观察处于车轮中心之前的情况下能够形成转向梯形，该转向梯形特别良好地符合阿克曼转向条件。另外的在该图3中示出的运动学点KF此外是与车轮支架1相对于车辆车身的弹性缩入运动和弹性伸出运动相关的运动学点(在车轮悬架的设计位置中)。补充地要指出，转向横拉杆5也可以与图示不同地例如也弯曲地延伸，从而不存在实际的转向横拉杆纵轴线。因此，在几何结构方面准确地说，用于车轮支架1的转向运动或偏转运动的虚拟运动学点KL作为中间元件6的转动轴线6c与如下直线LS的交点出现，该直线延伸穿过转向横拉杆5的在车辆车身侧的铰接点SP以及延伸穿过在转向横拉杆5与中间元件6之间的所述铰接机构7的中心。

图5以类似于图3的视图示出传统的现有技术。在常见的现有技术中，转向横拉杆5'(该转向横拉杆在图5中比图3的转向横拉杆短，因为在图5中如可见那样还示出设置在车辆中间平面附近的转向传动机构的在其另外的走向中处于图示波纹管11内的齿条的端部区段)的在车辆支架侧的端部经由球窝关节轴颈19与车轮支架的(在该图5中未示出的)唯一的转向横拉杆连接。因此，在现有技术中，结合图5所阐述的运动学点KL和KF重合于球窝关节轴颈19的铰接中心。因此如可见的那样，与转向相关的运动学点KL沿车辆横向方向观察比在按照图3的实施例中处于更内部、即更靠近车辆中间平面，在按照图3的实施例中所述在那里虚拟的运动学点KL沿车辆横向方向观察处于更外部(即在该图中处于更右边)。

随着与转向相关的运动学点KL(按照图3与图5的比较)沿车辆横向方向处于更外部，在转向横拉杆5的纵轴线LS朝向行车道上的(未图示的)垂直投影(或一般为在转向横拉杆5的在车辆车身侧的铰接点SP与铰接机构7的中心之间的所述纵直线LS)和在运动学点KL与转向轴线穿过行车道的交点之间的连线中所形成的角度明显比当运动学点KL更靠近车辆中间平面时小。该以上提及的角度越小，则能够更好地以合适地设计的转向梯形来遵循阿克曼转向条件。为了此时借助按照本发明的中间元件6来获得(沿车辆横向方向观察)处于更外部的虚拟的与转向相关的运动学点KL，则中间元件的转动轴线6c在由转动轴线6c以及所述直线LS形成的平面中观察相对于车辆竖轴线(该车辆竖轴线在图3中在图纸平面中垂直于转向横拉杆纵轴线LS或者说所述直线LS延伸以及平行于制动盘8的已经提及的中间平面ME延伸)倾斜，更确切地说优选以30°至80°量级的角度倾斜。在此，倾斜方向是如此程度的，使得转向横拉杆臂1a、1b在中间元件6上或在其传递柱6d上的铰接处AB(或者说在此为所述两个铰接点APa和APb)沿车辆横向方向观察比中间元件6的转动轴线6c与所述直线LS或者说转向横拉杆5纵轴线LS的交点KL更靠近车辆纵向中间平面(并且因此在图3中处于更左边)。(所述车辆纵向中间平面在图3中竖直地以及在图1中接近竖直地分别在左边处于图范围之外)。

此外，中间元件6的转动轴线6c连同转向横拉杆5的在车辆车身侧的铰接点SP一起形成当前接近竖直定向的平面。但接近竖直定向不是强制的特征。更确切地说，当由转向横拉杆5的在车辆车身侧的铰接点SP和中间元件6的转动轴线6c所限定的平面相对于竖直线(或车辆竖轴线)倾斜时，也能获得按照本发明的效果。根据相应的结构空间情况，能够良好地实现这样的相对于竖直线成直至正/负45°大小的倾斜角度(即在例如图3中向前或向后倾斜)。亦即，所述平面的相应倾斜角度可以基本上处于沿车辆行驶方向向前的45°与反向于车辆行驶方向向后的45°之间。

此外，即使转向横拉杆(5)设置得沿车辆竖轴线方向观察相对远地处于上方、例如设置得略微在上叉形杆3下方，也能实现按照本发明的效果或也同样地适用上面的阐述。然而有利的是，中间元件6大致在至少近似水平地沿车辆横向方向例如在图1中的点AP1的高度上延伸的轴线上镜像地设置，从而当前的靠近转向横拉杆的转向横拉杆臂(1b)沿车辆竖轴线方向观察比远离转向横拉杆的转向横拉杆臂(1a)更高。

现在参考图4a、4b，在此示出图1至3中的中间元件6本身。图4b示出图3中的没有转向横拉杆的视图Y并且除了壳体6a之外尤其是能够看出装入了橡胶轴承的轴承座6b，该橡胶轴承形成(结合图1、2提及的)铰接机构7并且对于该橡胶轴承同样使用附图标记7。这样的橡胶轴承7的特别的优点在于，在车轮支架1与转向横拉杆5和因此凸缘式地连接在车辆车身上的转向传动机构之间的附加声学解耦。

图4a示出图4b中的剖视图A-A并且能够看出该中间元件6的具体结构。因此，该中间元件除了中空柱形的壳体6a和支承该壳体的轴承座6b之外还包括已经提及的基本上圆柱形的传递柱6d，该传递柱以围绕共同的柱体轴线(该柱体轴线是中间元件6的所述转动轴线6c)可转动的方式被支承在壳体6a的内部空间中。为此，在壳体6a的端部区段中设有合适的轴承9a、9b，这些轴承之中，在此处于下方的轴承9a沿转动轴线6c的方向观察固定于在该区域中圆筒形成型的传递柱6d。所述轴承9a、9b分别通过在壳体6a上处于外部的橡胶波纹管10来保护以防污染等。未明确示出的是，车轮支架1的转向横拉杆臂1a、1b如何被固定在传递柱6d的两个从壳体6a伸出的端部区段上，但这例如可以经由螺旋连接来实现或材料接合地实现。

现在参考第二实施例以及图6、7，在此，相同或功能相同的元件设有与在第一实施例中相同的名称和附图标记。在此，(参考图6)在车轮支架1上仅设有一个唯一的与该车轮支架固定连接的转向横拉杆臂1a，该唯一的转向横拉杆臂大致被中间元件6的轴承座6b包围。在中间元件6的该为了所述包围而在最广的意义中C形构造的轴承座6b中不仅设有用于与转向横拉杆5连接的铰接机构7，而且在该轴承座6b中大致在该轴承座的(字母“C”的)两个自由端部之间，(再一次地)圆柱形的传递柱6d以其两个端部围绕其柱体轴线(该柱体轴线是中间元件6的转动轴线6c)可转动地被支承。仅在图7中可见的传递柱6d(又)与转向横拉杆臂1在所谓的铰接区域AB(＝铰接处AB)中连接。

具体地，如图7示出的那样，传递柱6d在其基本上居中的铰接区域AB中具有外螺纹G，所述传递柱经由该外螺纹适当地与转向横拉杆臂1a或与刚性固定在该转向横拉杆臂上的(不可见的)螺母螺旋连接。出于稳定性原因，传递柱6d在此穿透转向横拉杆臂1a中的接纳穿通开口(未示出)。经由(在图7以及在安装状态下)在下方的固定轴承FL以及在上方的浮动轴承LL，传递柱6d在轴承座6b的两个“臂”中以相对于该轴承座围绕转动轴线6c可转动的方式被支承。在此，同样在下方的固定轴承FL上设有防止污染的密封盖10'。

Claims (6)

1.双轮辙车辆的可转向车轮的车轮悬架，该车轮悬架具有车轮支架(1)，该车轮支架以相对于车辆车身围绕转向轴线可偏转的方式被引导并且能通过转向横拉杆(5)的移动而围绕转向轴线偏转，所述转向横拉杆经由车轮支架(1)的转向横拉杆臂(1a、1b)与该车轮支架作用连接并且至少近似沿车辆横向方向定向，其特征在于，转向横拉杆(5)的靠近车轮支架(1)的端部区段经由允许车轮支架(1)相对于车辆车身竖直地弹性缩入运动和弹性伸出运动的铰接机构(7)与形成转动轴线(6c)的中间元件(6)连接，所述转动轴线(6c)与转向横拉杆(5)的在车辆车身侧的铰接点(SP)形成相对于车辆竖轴线以处于+45°至-45°之间的范围内的角度倾斜的平面，并且转向横拉杆臂(1a、1b)与所提及的铰接机构(7)间隔开距离地以围绕所提及的转动轴线(6c)可转动的方式固定在中间元件(6)上，并且中间元件(6)的转动轴线(6c)在所提及的所形成的平面中观察相对于车辆竖轴线倾斜，使得转向横拉杆臂(1a、1b)在中间元件(6)上的铰接处(APa、APb、AB)沿车辆横向方向观察比中间元件(6)的转动轴线(6c)与如下直线的交点(KL)更靠近车辆中间平面，所述直线延伸穿过转向横拉杆(5)的在车辆车身侧的铰接点(SP)以及延伸穿过在转向横拉杆(5)与中间元件(6)之间的铰接机构(7)的中心。

2.根据权利要求1所述的车轮悬架，其中，所述中间元件(6)的转动轴线(6c)在所提及的所形成的平面中观察相对于车辆竖轴线以30°至80°量级的角度倾斜。

3.根据权利要求1或2所述的车轮悬架，其中，所述中间元件(6)经由两个转向横拉杆臂(1a、1b)以相对于所述两个转向横拉杆臂可转动的方式与车轮支架(1)连接。

4.根据权利要求3所述的车轮悬架，其中，所述中间元件(6)具有中空柱形的壳体(6a)以及形成所述转动轴线(6c)的传递柱(6d)，该传递柱与车轮支架(1)的转向横拉杆臂(1a、1b)连接。

5.根据权利要求1或2所述的车轮悬架，其中，所述中间元件(6)的具有在转向横拉杆(5)与中间元件(6)之间的铰接机构(7)的轴承座(6b)包围所述转向横拉杆臂并且支承与所述转向横拉杆臂连接的并且形成所述转动轴线(6c)的传递柱(6d)。

6.根据权利要求1或2所述的车轮悬架，其中，所述车轮支架(1)通过至少一个引导车轮的导杆(3、4)被引导。

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