CN111417530A - 用于机动车的车轮悬架装置的扭转弹簧组件以及用于机动车的车桥的车轮的车轮悬架装置 - Google Patents

用于机动车的车轮悬架装置的扭转弹簧组件以及用于机动车的车桥的车轮的车轮悬架装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的车轮悬架装置(100)的扭转弹簧组件(10)，包括彼此同轴地布置的两根扭杆(12、14)以及轴向平行于两根同轴的扭杆(12、14)布置的、可通过支承部位(26)支承在机动车车身上的弹簧元件(16)，其中，径向靠外的扭杆(12)可支承在机动车车身侧、并且与可固定在车轮引导元件上的从动杆(22)以不能相对转动的方式连接，并且径向靠内的扭杆(14)以不能相对转动的方式与外部的扭杆(12)连接、并且通过耦联部(24)以不能相对转动的方式与弹簧元件(16)连接，其中，支承部位(26)与调节器(40、50)协同作用，以进行弹簧元件(16)的弹簧长度和预载调整。根据本发明，使弹簧元件(16)支承在耦联部(24)上的弹簧元件支承装置(28)如此构造，使得弹簧元件(16)仅仅被施加以沿切向方向指向的、平移的移动，并且支承部位(26)构造为相对于弹簧元件(16)可沿轴向方向(a)移动的滑动支承结构。车轮悬架装置(100)的特征在于，在机动车车身和车轮引导元件之间起作用的承载弹簧以扭转弹簧组件(10)的形式来构造。

Description

用于机动车的车轮悬架装置的扭转弹簧组件以及用于机动车 的车桥的车轮的车轮悬架装置
技术领域
本发明涉及一种根据在权利要求1的前序部分中所述的类型的、用于机动车的车轮悬架装置的扭转弹簧组件以及根据在权利要求8的前序部分中所述的类型的、用于机动车的车桥的车轮的车轮悬架装置。
背景技术
在随后公开的文献DE 10 2016 217 698中公开了这种类型的扭转弹簧组件，其具有彼此同轴地布置的两根扭杆以及平行于两根扭杆布置的(即，沿扭杆的轴向方向(a)取向)的弹簧元件，弹簧元件与扭杆有效连接，并且因此在弹簧作用方面与扭杆串联作用。所公开的扭转弹簧组件的特征在于，为弹簧元件分配有用于使弹簧固定点移位的第一调节单元和/或用于调节承载弹簧常数的第二调节单元。根据DE 10 2016 217 698的公开，弹簧元件主要被施加以转动运动，即，弹簧元件主要受到扭转载荷。
发明内容
本发明的目的在于，改进根据权利要求1的前序部分中给出的类型的用于机动车的车轮悬架装置的扭转弹簧组件，从而实现降低成本和复杂度的结构。
该目的通过权利要求1的特征部分的特征结合权利要求1的前部部分的特征来实现。
从属权利要求2至7形成根据本发明的扭转弹簧组件的有利的改进方案。
用于机动车的车轮悬架装置的扭转弹簧组件已知地包括彼此同轴布置的两根扭杆以及附加的弹簧元件，该弹簧元件沿扭杆的轴向方向a取向、并且在存在径向间距的情况下与两根同轴的扭杆轴线平行地布置，并且可通过支承部位支承在机动车车身上。在此，可通过支承结构固定支承在机动车车身上的径向靠外的、空心筒状的扭杆与可固定在车轮引导元件上的从动杆以不能相对转动的方式连接，并且径向靠内的扭杆局部地以不能相对转动的方式与靠外的扭杆连接，并且通过耦联部以不能相对转动的方式与弹簧元件连接，使得弹簧元件在弹簧作用方面与扭杆串联地作用。此外，以已知的方式规定，在机动车车身侧支承弹簧元件的支承部位与第一调节器和第二调节器协同作用，第一调节器对弹簧元件进行有效的弹簧长度调整，并且第二调节器用于对弹簧元件进行预载调整。
根据本发明提出，弹簧元件通过弹簧元件支承装置支承在耦联部上，该弹簧元件支承装置构造成使得弹簧元件仅仅被施加以沿切向方向、即垂直于径向方向r并且垂直于轴向方向a指向的平移的移动/作用，并且在机动车车身侧支承弹簧元件的支承部位构造为参照弹簧元件可沿轴向方向移动的滑动支承结构。
布置在弹簧元件和耦联部之间的弹簧元件支承装置(该弹簧元件支承装置由于其构造而将耦联部的由靠内的扭杆的转动引起的转动运动转换成作用于弹簧元件的、沿切向指向的平移运动)具有的效果是，弹簧元件仅仅被施加以弯曲负荷/挠曲，而不是如在根据DE 10 2016 217 698的现有技术中那样主要受到扭转负荷。
这具有的优点是，由于弹簧元件的仅仅平移地移动，现在弹簧元件可构造为纯粹的弯曲弹簧，并且由于支承弹簧元件的支承部位构造为可相对于弹簧元件沿轴向方向移动的滑动支承结构，能够实现扭转弹簧组件的更简单并且因此复杂度降低的构造，并且因此还实现了扭转弹簧组件的成本上更有利的结构。尤其通过弹簧元件现在根据本发明实现的构造为纯粹的弯曲弹簧的方案和支承部位构造为滑动支承结构的方案，确保了可在结构上更简单并且因此成本上更有利地实施调节器。
根据一特别优选的实施方式，两个调节器构造为结构上简单的、因此成本上有利的并且需要更少的结构空间的丝杠驱动装置。
为此，第一丝杠驱动装置包括第一马达、第一丝杠以及第一丝杠螺母，第一马达可由控制器操控，第一丝杠可被第一马达驱动、沿轴向方向a取向并且有径向间距地轴线平行于弹簧元件和同轴的两根扭杆来布置。在此，丝杠和丝杠螺母以已知的方式通过其丝杠螺纹和螺母螺纹彼此啮合。第一丝杠相对于机动车车身能以可转动、但除此之外固定的方式支承，而参照第一丝杠，第一丝杠螺母则以不能转动、但可沿轴向运动的方式布置。此外，在第一丝杠螺母上支承有滑动支承结构，从而第一丝杠的转动运动引起第一丝杠螺母沿轴向方向a的直线运动，因而引起支承在第一丝杠螺母上的滑动支承结构相对于弹簧元件沿轴向方向a的直线运动，由此引起弹簧元件的有效的弹簧长度的调整。
相应地，第二丝杠驱动装置也包括驱动第二丝杠的马达以及第二丝杠螺母，其中，第二丝杠和第二丝杠螺母又通过其丝杠螺纹和螺母螺纹彼此啮合。在此，第二丝杠基本上平行于弹簧元件支承装置的切向平移运动方向取向，并且通过固定在第一丝杠螺母上的保持元件保持成与滑动支承结构沿轴向间隔开。第二丝杠相对于保持臂可转动地支承，并且因此相对于机动车车身和因此相对于弹簧元件可沿轴向方向a移动地支承，因为保持臂固定在第一丝杠螺母上。相应地，第二丝杠螺母以不能相对转动的方式支承在固定在滑动支承结构上的托臂上。滑动支承结构本身围绕垂直于第一丝杠和第二丝杠取向的第一摆动轴线S1可摆动地支承在第一丝杠螺母上，使得第二丝杠的转动运动引起支承第二丝杠螺母的托臂的直线运动，并且因此引起滑动支承结构围绕第一摆动轴线S1的摆动运动，并且因此引起弹簧元件的预载的改变。
为了避免夹紧，根据有利的实施方式规定，托臂围绕平行于第一摆动轴线取向的第二摆动轴线S2可摆动地支承在第二丝杠螺母上。
优选地规定，第一丝杠通过相对于车体固定支承的调节器外壳相对于机动车车身可转动地并且沿轴向方向固定地支承。
另一优选的实施方式规定，弹簧元件以板簧的形式来构造。除了成本低之外，弹簧元件构造为板簧还具有另外的优点，即在机动车车身侧支承板簧的滑动支承结构可特别简单地并且成本上有利地实现，例如以夹紧结构的方式实现。
在一技术上优选的实施方案中，弹簧元件支承装置包括平行于第二丝杠取向的、固定支承在机动车车身侧的引导部、可在引导部上移动的(具体而言，平移引导的)支承元件、与耦联部和支承元件连接的第一支承部件、与弹簧元件和支承元件连接的第二支承部件以及转换装置，该转换装置将转动形式的耦联部运动、即耦联部的由第二扭杆的转动引起的转动运动转换成支承元件、因而第二支承部件的平移运动。
用于将转动形式的耦联部运动转换为平移运动的转换装置可以不同的方式来构造，例如以布置在引导部和第一支承部件和/或第二支承部件之间的橡胶金属支承装置的形式来构造。替代地，可考虑将用于将转动形式的耦联部运动转换为平移运动的转换装置以将耦联部以可摆动的方式支承在支承元件上的方式来构造，为此，耦联部围绕沿轴向方向、即平行于第一丝杠取向的第一转动轴线可摆动地支承在第一支承部件上，第一支承部件围绕平行于第一转动轴线的第二转动轴线可摆动地支承在支承元件上。
为了完整起见，还要指出的是，靠内的扭杆与靠外的扭杆的局部的不能相对转动的连接优选地形成在靠内的扭杆的与耦联部相对而置的端部区域上，并且例如呈形锁合的连接的形式，尤其呈齿部的形式，或者呈材料结合连接的形式。
此外，还要指出的是，靠外的扭杆的机动车侧的固定的支承不仅直接地、即扭杆通过支承结构直接支承在车体构件上，而且间接地实现，即，支承扭杆的支承结构固定在其他构件上，该构件又相对于车体固定支承。
此外，本发明的目的在于改进根据在权利要求8的前序部分中给出的类型的用于机动车的车桥的车轮的车轮悬架装置，使得能够实现节省成本和结构空间的结构。
该目的通过权利要求8的特征部分的特征结合其前序部分的特征来实现。
从属权利要求9和10形成根据本发明的车轮悬架装置的有利的改进方案。
根据本发明的用于机动车的车桥的车轮的车轮悬架装置的特征在于，在机动车车身和车轮引导元件之间起作用的承载弹簧构造为根据权利要求1至8中任一项所述的扭转弹簧组件的形式。基于承载弹簧呈根据本发明的扭转弹簧组件的形式的构造方案，能够有利地实现在车辆高度方向观察紧凑并且因此需要少的结构空间的结构，此外，相比于根据DE 10 2016 217 698的现有技术，该结构由于弹簧元件的在此实现的构造为弯曲弹簧的方案以及调节器的所实现的结构上更简单的构造方案而复杂度更低，并且因此成本上更有利。
按照根据本发明的车轮悬架装置的特别有利的实施方式，车轮悬架装置还包括沿车辆横向方向取向的、以空心筒状的弹簧杆的形式构造的稳定器，其中，扭转弹簧组件局部地同轴地布置在空心筒状的弹簧杆内。即，稳定器的扭转弹簧杆和扭转弹簧组件的两根扭杆沿车辆横向方向取向，并且由于同轴嵌套的布置而具有共同的转动轴线R。由于同轴嵌套的布置而有利地实现承载弹簧的特别节省空间的布置。
根据本发明的车轮悬架装置的另一有利的实施方式规定，在稳定器和承载弹簧的同轴嵌套区域中，即，在构件——即扭转弹簧杆和扭转弹簧组件——的同轴嵌套布置的区域中，设置有固定支承在机动车车身侧的壳体，通过该壳体在该区域中包围构件。在机动车车身侧固定支承的壳体不仅对稳定器支承结构进行支承、而且对支承着扭转弹簧组件的靠外的扭杆的支承件进行支承，该稳定器支承结构支承稳定器的扭转弹簧杆。即，通过固定支承在机动车车身侧的壳体将扭转弹簧杆和靠外的扭杆本身间接地固定支承在车体结构侧。此外优选地，相对于车体固定支承第一丝杠的调节器外壳还与所述壳体连接，并且因此通过壳体间接支承在车体侧。
附图说明
结合附图所示实施例的以下说明给出了本发明的其他的优点和应用可能性。其中：
图1示出了根据本发明的扭转弹簧组件的示意性的剖视图；
图2示出了具有构造为根据图1的扭杆弹簧组件的承载弹簧的机动车的车轮悬架装置的局部；
图3示出了根据图2的车轮悬架装置的俯视图；
图4示出了根据图2的车轮悬架装置的前斜视图；
图5示出了根据图2的车轮悬架装置的仰视图。
具体实施方式
图1以示意性的剖视图示出了总体用附图标记10表示的、用于机动车的车轮悬架装置的扭转弹簧组件。
扭转弹簧组件10包括沿径向方向r观察靠外的扭杆12、同轴地布置在靠外的扭杆12内的靠内的扭杆14以及以板簧的形式构造的、有径向间距地轴线平行于两根扭杆12、14布置的弹簧元件16。在此，如图1所示，靠外的扭杆12通过支承件18固定地支承在机动车车身20上，并且与可固定在车轮引导元件上的从动杆22以不能相对转动的方式连接。
两根扭杆12、14的沿轴向方向a取向的共同的转动轴线在下文中用R来表示。
弹簧元件16通过耦联部24与靠内的扭杆14连接，并且在其背对耦联部24的端部通过支承部位26支承在机动车车身20上，并且通过弹簧元件支承装置28支承在耦联部24上。靠内的扭杆14在其背对耦联部24的端部区域上与靠外的扭杆12固定连接，使得扭杆12、14和弹簧元件16在弹簧作用方面形成串联连接，即，弹簧元件16在弹簧作用方面与两根扭杆12、14串联作用。
在此，弹簧元件支承装置28如此构造，使得由靠内的扭杆14围绕轴线R的转动引起的耦联部24的转动运动转换成作用于弹簧元件16的、沿切向方向指向的平移运动。弹簧杆16的在图1中垂直于纸面伸延的平移移动用附图标记t来表示。因此，由于弹簧杆16的纯粹的平移的移动，保证了以板簧的形式构造的弹簧元件16仅仅受到弯曲负荷。
在此，支承部位26构造为滑动支承结构，为了调整弹簧元件16的有效弹簧长度，滑动支承可借助于第一调节器相对于弹簧元件16沿轴向方向a移动，并且为了调整弹簧元件16的弹簧预载，滑动支承可借助于第二调节器围绕示出的轴线S1摆动。
图2示出了总地用附图标记100表示的车轮悬架装置的局部，在其中承载弹簧由扭转弹簧组件10形成。
车轮悬架装置100包括沿车辆横向方向FQ取向的、以空心筒状的扭杆110的形式构造的稳定器，其还如同扭转弹簧组件10的靠外的扭杆12一样与从动杆22以不能相对转动的方式连接。从动杆22可以已知的方式与车轮引导元件(例如导杆)固定在一起。
在此，如图2至图4进一步所示，稳定器的扭杆110局部地被壳体120包围。壳体120可通过支承部位130固定地支承在机动车车身上。扭杆110通过布置在壳体120中的稳定器支承结构支承在车体侧。
对于扭杆弹簧组件10，在此只能看到耦联部24、弹簧元件支承装置28、以板簧的形式构造的弹簧元件16以及在机动车车身侧支承弹簧元件16的、构造为滑动支承结构的支承部位26；在此，扭杆弹簧组件10的两根扭杆12、14(它们同轴地布置在稳定器的扭杆110内)被壳体120遮住。
如尤其从图2至图4可见的那样，弹簧元件支承装置28包括三个支承构件，即，支承元件30、与耦联部24和支承元件30连接的第一支承部件32以及与弹簧元件16和支承元件30连接的第二支承部件34，其中，支承元件30通过在机动车车身侧固定支承的、沿机动车高度方向取向的引导部36在机动车高度方向FH上平移地引导。为了保证无夹紧的调整，还将弹簧元件16以可围绕转动轴线D3摆动的方式支承在第二支承部件34上，该摆动轴线D3垂直于两根扭杆12、14并且垂直于引导部36并且因此在此垂直于机动车高度方向FH取向。
为了将耦联部24的围绕轴线R指向的转动运动转换成第二支承部件34和因此弹簧元件16的支承在支承28中的端部的沿切向方向t、即在此沿车辆高度方向FH取向的平移运动，在引导部36和第一支承部件32、第二支承部件36之间布置有橡胶金属支承装置38。
在此，与滑动支承结构26有效作用的调节器构造为丝杠驱动装置，该调节器用于调整弹簧元件16的弹簧长度或用于调整弹簧元件16的弹簧预载。
弹簧元件的弹簧长度的调整通过第一丝杠驱动装置40来实现，尤其参见图4和图5。第一丝杠驱动装置40包括可通过控制器操控的马达41、轴线平行于弹簧元件布置并且具有丝杠螺纹的第一丝杠42以及与第一丝杠啮合并且具有螺母螺纹的第一丝杠螺母44。通过可相对于车体固定支承的调节器外壳46，第一丝杠42可转动地、但除此之外固定地支承。参照第一丝杠42，第一丝杠螺母44以不能转动、但可沿轴向运动的方式支承。在此，如尤其从图4中可见的那样，滑动支承结构26通过支架48固定在第一丝杠螺母44上，使得第一丝杠42的转动运动引起丝杠螺母44的直线运动，并且因此引起通过支架48固定在第一丝杠螺母44上的滑动支承26相对于弹簧元件26的直线运动。
弹簧元件16的弹簧预载的调整通过第二丝杠驱动装置50实现，尤其参见图3至图5。第二丝杠驱动装置50包括第二丝杠52和第二丝杠螺母54，它们通过其丝杠螺纹和螺母螺纹相啮合。第二丝杠52的驱动又通过第二马达56实现，第二马达可通过控制器操控。第二丝杠52平行于弹簧杆16的平移移动、即在此沿车辆高度方向FH取向。如尤其从图5中可见的那样，在此第二丝杠52通过固定在第一丝杠螺母44上的保持臂58保持成与滑动支承结构26沿轴向间隔开。第二丝杠52相对于保持臂58可转动地支承，并且因此相对于机动车车身并且因此相对于弹簧元件16沿轴向方向a可移动地支承，因为保持臂58固定在第一丝杠螺母44上。如尤其从图4中可见的那样，第二丝杠螺母54以不能相对转动的方式支承在固定在滑动支承26上的托臂60上。在此，滑动支承26围绕垂直于第一丝杠42并且垂直于第二丝杠52取向的第一摆动轴线S1可摆动地支承在支架48上，使得第二丝杠52的转动运动引起支承第二丝杠螺母54的托臂60在车辆高度方向FH上的直线运动，并且因此引起滑动支承结构围绕摆动轴线S1的摆动运动，并且因此引起弹簧预载的改变。
此外，为了避免夹紧，托臂60围绕平行于第一摆动轴线S1取向的第二摆动轴线S2可摆动地支承在第二丝杠螺母54上。

Claims (10)

1.一种用于机动车的车轮悬架装置(100)的扭转弹簧组件(10)，其包括彼此同轴布置的两根扭杆(12、14)以及弹簧元件(16)，该弹簧元件布置为与同轴的所述两根扭杆(12、14)沿径向存在间距，所述弹簧元件沿扭杆(12、14)的轴向方向(a)取向并且能通过支承部位(26)支承在机动车车身上，沿径向方向(r)观察靠外的空心筒状的扭杆(12)能支承在机动车车身侧并且与能固定在车轮引导元件上的从动杆(22)以不能相对转动的方式连接，沿径向方向(r)观察靠内的扭杆(14)以不能相对转动的方式与外部的扭杆(12)连接并且通过耦联部(24)以不能相对转动的方式与弹簧元件(16)连接，在机动车车身侧支承弹簧元件(16)的支承部位(26)与第一调节器(40)和第二调节器(50)协同作用，该第一调节器用于对弹簧元件(16)进行有效的弹簧长度调整，该第二调节器用于对弹簧元件(16)进行预载调整，
其特征在于，
弹簧元件(16)通过弹簧元件支承装置(28)支承在耦联部(24)上，该弹簧元件支承装置构造成使得弹簧元件(16)仅仅被施加以沿切向方向(t)指向的、平移的移动，使弹簧元件(16)支承在机动车车身侧的支承部位(26)构造为以弹簧元件(16)为基准能沿轴向方向(a)移动的滑动支承结构。
2.根据权利要求1所述的扭转弹簧组件，其特征在于，第一调节器(40)和第二调节器(50)构造为丝杠驱动装置。
3.根据权利要求2所述的扭转弹簧组件，其特征在于，第一丝杠驱动装置(40)包括第一马达(41)、第一丝杠(42)以及第一丝杠螺母(44)，该第一马达能由控制器操控，该第一丝杠能被第一马达(41)驱动、具有丝杠螺纹、沿轴向方向(a)取向并且布置为：在存在径向间距的情况下与弹簧元件(16)和同轴的所述两根扭杆(12，16)轴线平行，该第一丝杠螺母与第一丝杠(42)啮合、具有螺母螺纹，其中，第一丝杠(42)能相对于机动车车身可转动地支承，参照第一丝杠(42)、第一丝杠螺母(44)以不能相对转动、但可沿轴向运动的方式布置，在第一丝杠螺母(44)上支承有滑动支承结构(26)，使得第一丝杠(42)的转动运动引起第一丝杠螺母(44)沿轴向方向(a)的直线运动，由此引起支承在第一丝杠螺母(44)上的滑动支承结构(26)相对于弹簧元件(16)沿轴向方向(a)的直线运动。
4.根据权利要求3所述的扭转弹簧组件，其特征在于，第二丝杠驱动装置(50)包括第二马达(56)、第二丝杠(52)以及第二丝杠螺母(54)，该第二马达能由控制器操控，该第二丝杠能被第二马达(56)驱动、具有丝杠螺纹并且与弹簧元件支承装置(28)的切向的平移的运动方向平行地取向，该第二丝杠螺母与第二丝杠(52)啮合、具有螺母螺纹，第二丝杠(52)通过固定在第一丝杠螺母(44)上的保持臂(58)保持为与滑动支承结构(26)沿轴向间隔开，第二丝杠(52)相对于所述保持臂(58)可转动地支承，第二丝杠螺母(54)以不能相对转动的方式支承在固定在所述滑动支承结构(26)上的托臂(60)上，滑动支承结构(26)以能围绕垂直于第一丝杠(42)和第二丝杠(52)取向的摆动轴线(S1)摆动的方式支承在第一丝杠螺母(44)上，使得第二丝杠(52)的转动运动引起支承第二丝杠螺母(54)的托臂(60)的直线运动、因而引起滑动支承结构(26)围绕摆动轴线(S1)的摆动运动。
5.根据权利要求4所述的扭转弹簧组件，其特征在于，托臂(58)以能围绕与第一摆动轴线(S1)平行取向的第二摆动轴线(S2)摆动的方式支承在第二丝杠螺母(54)上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的扭转弹簧组件，其特征在于，第一丝杠(42)通过相对于车体固定支承的调节器壳体(46)相对于机动车车身可转动地支承。
7.根据上述权利要求中任一项所述的扭转弹簧组件，其特征在于，所述弹簧元件构造为板簧(16)。
8.一种用于机动车的车桥的车轮的车轮悬架装置(100)，其包括在机动车车身和车轮引导元件之间起作用的承载弹簧，其特征在于，所述承载弹簧构造为根据权利要求1至7中任一项所述的扭转弹簧组件(10)的形式。
9.根据权利要求8所述的车轮悬架装置，其中，所述车轮悬架装置还包括沿车辆横向方向(FQ)取向的、以空心筒状的扭转弹簧杆(110)的形式构造的稳定器，其特征在于，扭转弹簧组件(10)局部地同轴地布置在所述空心筒状的扭转弹簧杆(110)内。
10.根据权利要求9所述的车轮悬架装置，其特征在于，在构件——即扭转弹簧杆(110)和扭转弹簧组件(10)——的同轴嵌套布置的区域中，构件——即扭转弹簧杆(110)和扭转弹簧组件(10)——被固定支承在机动车车身侧的壳体(120)包围，支承稳定器的扭转弹簧杆(110)的稳定器支承装置和扭转弹簧组件(10)的空心筒状的扭杆(12)支承在壳体(120)上、因而支承在机动车车身侧。
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