CN1500664A - 汽车四连杆后桥 - Google Patents

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Abstract

汽车的四连杆后桥，包括一个纵拉杆(4)和三个横向连杆(6、7、8)，它们作用在汽车车身上。在这种情况下，两个横向连杆(6、7)位于下方，一个横向连杆(8)位于上方。位于下方的横向连杆中的沿汽车方向位于前方的那个(6)与其轴承一起具有比其它横向连杆－轴承布置小的整体刚度。这可以在行驶动力性和行驶舒适性方面使底盘调节具有较高的灵活性。在纵向连接和横向连接之间的很大程度上的分开允许在汽车车身上的纵拉杆轴承较软，因此可对于行驶舒适性进行有利地设计，以此基本上不会损害行驶动力性。更确切地说，行驶动力性的优化可以通过调节横向连杆来进行。

Description

汽车四连杆后桥
技术领域
本发明涉及一种汽车四连杆后桥。
背景技术
多连杆后桥通常已知与汽车有关。那么例如在Reimpell的《底盘技术基础》(Fahrwerktechnik Grundlagen)中(Vogel出版社1995年第三版第14页)公开了以一个双横向连杆的车轮悬架形式的多连杆后轴，该后轴在汽车每侧各具有一个纵拉杆，该纵拉杆由两个横向连杆引导。该纵拉杆同时用作车轮支架并分别通过一个弹性运动的轴承顶靠到汽车车身上。该横向连杆上下布置。微段弹簧(Miniblockfeder)使位于上方的横向连杆支撑到汽车车身上。另外设置两个轴承上方辅助弹簧的减震器。这些减震器在车轮中心的后方作用在纵拉杆的端部处并且在横向连杆的后方基本上垂直向上地延伸。
在已知的多连杆后桥中，横向连杆在车辆纵向和汽车横向上倾斜地延伸，以便与轴承的不同的橡胶硬度共同实现有利的行驶性能。
在这里尤其是力求一种在制动力的情况下的前束效果、在转弯行驶时的侧向力转向不足或者至少一种中性特性、阻止负荷交变反应以及一种良好的换道和直线滑行稳定性。
发明内容
考虑到该背景技术，本发明提出的任务是：提出一种替代的多连杆后桥，该后桥具有一种良好的行驶动力性和一种较高的行驶舒适性。本发明尤其是想要创造一种后桥，其中在侧向力的作用下避免出现车轮外倾转向过量(Nachspuruebersteuern)。
为了解决这个任务，建议一种用于汽车的四连杆后桥，其中一个纵拉杆和三个横向连杆作用到汽车车身上，它们至少部分地通过弹性动力的轴承支撑在汽车车身上。在这种情况下两个横向连杆布置在下方，一个横向连杆布置在上方。位于下方的横向连杆中的沿行驶方向位于前方的那一个与其轴承一起具有一个比其它横向连杆-轴承布置小的刚度。
根据本发明的解决方案，允许通过多个连杆而在行驶动力性和行驶舒适性方面使底盘调节具有高度灵活性。所建议的连杆布置尤其允许在纵向连接和横向连接之间很大程度上分开。这可以使在汽车车身上的纵拉杆轴承结构较软，以此对于行驶舒适性是有利的，因此基本上不会损害行驶动力性。更确切地说，行驶动力性的优化可以通过横向连杆的方案来进行。
根据本发明，前下方的横向连杆-轴承布置的整体刚度明显比其它横向连杆-轴承布置软。这表明，在这样一种规定的前提下在较高的行驶舒适性的情况下可以实现一种中性的或者略微转向不足的行驶性能，该性能使汽车司机感到灵敏。
前下方的横向连杆的横向连杆-轴承布置的整体刚度在优选的方案中分别小于其它横向连杆-轴承布置的整体刚度的80％。
在单个横向连杆上的刚度的差别最好通过每一个在车身侧的连杆轴承的结构来获得。在使用橡胶-金属轴承时，在这里橡胶刚度是明显的调整手段。
在本发明的一种优选的方案中，横向连杆分别通过一个铰链连接在一个车轮支架上。在这里该车轮支架可以与纵拉杆集成在一起，然而它最好是一种独立的连接到纵拉杆上的元件。通过横向连杆的单独的连接，可以在大批量生产中连杆角度的一次确定的配置的情况下，通过只改变连杆轴承弹性而就不同的需求对底盘进行调节。由此例如可以比较简单地在获得批量类型外提供底盘调节的运动款式。
前下方的横向连杆最好在车轮中心的前方和下方作用到车轮支架上。有利的特别是这样一种布置，其中前下方的横向连杆以与汽车横向呈一个10至60度的角度、最好是10至30度的角度从车轮支架处倾斜向前地延伸。
后下方的横向连杆也最好在车轮中心的下方作用到车轮支架上，然而作用点位于车轮中心的后方。在这种情况下尤其这样一种布置是有利的，其中后下方的横向连杆以一个与汽车横向呈10至30度的角度从车轮支架处倾斜向后地延伸。
在这种情况下，两个连杆可以撑开一个共同的下方连杆平面。
在本发明的另一种优选的方案中，上方的横向连杆在汽车纵向上、在下方横向连杆之间、在车轮中心的上方作用到车轮支架上。这最好如此实现：上方的横向连杆以一个与汽车横向呈0至60度的角度、最好是10至30度的角度从车轮支架处沿汽车横向或者倾斜向前地延伸。
为了在车轮剧烈地弹性跳动的情况下、也就是说在极端的转弯行驶时改善行驶稳定性，根据本发明的四连杆后桥最好进行如下改进：纵拉杆的弹性运动的轴承沿汽车纵向是弹性的，汽车每一侧设置一个减震器，该减震器以一个端部在车轮中心的后方和下方作用到车轮支架上，并以其上方的连接在汽车车身上的端部向前倾斜。
减震器的布置以及尤其是它沿着汽车纵向的倾斜在剧烈的弹性跳动以及上述的连杆配置的情况下导致一种附加的、校正的前束效果，利用该效果即使在极端的行驶条件下也可以保证一个中性的或者转向不足的行驶性能。此外相应的独立悬架尺寸保持紧凑，并可以使一个较高的连续载重宽度(Durchladebreite)和较低的承载梁(Ladekante)成为可能。
已经显示对此特别有利的是，减震器沿汽车纵向与竖直面的倾斜角度处于10至30度的范围内。
根据另一种优选的方案，减震器如此布置：减震器的力作用线沿汽车横向在车轮接地点的内侧上与车轮接地面相交。这允许在汽车横向上狭窄的结构，并保证在弯道中的连续行驶性能。通过减震器的向前倾斜来反作用于因侧向力所产生的沿汽车纵向的、造成车轮外倾的倾翻力矩。
最好如此来实现对于减震器沿汽车纵向和沿汽车横向的倾斜角的调整：在最大的弹性跳动的情况下，由于沿汽车纵向的倾翻力矩所产生的车轮外倾作用通过由减震器的前倾角所产生的一个前束效果来补偿。
附图说明
下面借助于一个在附图中示出的实施例对本发明作详细说明。附图示出：
图1一个根据本发明的以一辆汽车的一个独立悬架的形式示出的四连杆后桥的示意性空间视图，
图2根据图1的在静止状态下的四连杆后桥的示意性俯视图，
图3根据图1的在侧向力影响下的四连杆后桥的示意性俯视图，
图4根据图1的在静止状态下的四连杆后桥的示意性后视图，
图5根据图1的在静止状态下的四连杆后桥的示意性侧视图，
图6根据图1的在侧向力影响下的四连杆后桥的位于下方的横向连杆的示意性俯视图。
具体实施方式
在图1至图6中示出的实施例示出一个与一个汽车车轮2相关的汽车四连杆后桥1。在这里汽车车轮2不是驱动轮。然而下面所说明的四连杆后桥也可以安装在驱动后桥上。
如图1可以获知汽车车轮2轴承在一个车轮支架3上。车轮支架3通过四个车轮导向元件支撑在没有详细示出的汽车车身上。在这种情况下，汽车每一侧设置一个围绕汽车轴易弯曲的纵拉杆4，该纵拉杆与车轮支架3刚性连接。可选择的是，一个抗弯的纵拉杆也可弹性地与车轮支架相连接。起决定性的是，纵拉杆或者其连接不允许车轮支架的转向运动。
通过一个弹性运动的轴承5实现在汽车车身上的联接、为了获得较高的驾驶舒适性该轴承沿汽车纵向设计得较软，以便减缓或者抑制从汽车车轮到汽车车身的冲击或者振动的传递。
另外汽车每侧设置三个横向连杆6，7，8，该连杆分别用一个端部通过一个弹性动力的轴承9、10或者11支撑在汽车车身上，并且用其另一个端部分别通过一个铰链12、13或者14连接到车轮支架3上。
横向连杆中的两个6和7布置在车轮中心M下方的一个下部受力平面内，与此相反第三横向连杆8位于车轮中心M的上方一个第二受力平面内。在这种情况下，在这里设计成转向横拉杆的前下方的横向连杆6在车轮中心M的前面作用到车轮支架3上。该横向连杆以与汽车横向呈一个10至60度的角度、最好是10至30度的角度从车轮支架3处倾斜向前地延伸。
后下方的横向连杆7设计成弹簧连杆，并在车轮中心M的后方作用到车轮支架3上。该横向连杆以一个与汽车横向呈10至30度的角度从车轮支架3处倾斜向后地延伸，并略微比前下方的横向连杆6长一些。
上方的横向连杆8在汽车纵向上、在下方横向连杆6和7之间连接在车轮支架3上。该横向连杆以一个与汽车横向呈0至60度的角度、最好是10至30度的角度从车轮支架3处沿汽车横向、也就是倾斜向前地延伸。其长度大约相当于下方的横向连杆6的长度。
前面所述的连杆布置由于使用三个横向连杆6、7和8作三条边布置而可在汽车车轮2的纵向力支撑和横向力支撑之间实现很大程度的分开。纵拉杆4的弹性运动轴承5可以因此较软地进行构造，因为该轴承由于横向以撑通过这三个横向连杆6、7和8只是在很小的范围内影响了行驶动力性。更确切地说，行驶动力性的优化基本通过横向连杆6、7和8以前面所述的类型和方式来实现。
在这里主要考虑的是，通过对于横向连杆6、7和8的刚性以及所属的弹性运动的轴承9、10和11的刚性适当组合来产生一种前束效果，利用该前束效果、在一个侧向力F的作用下，通过反作用于主要由纵拉杆4的连接引起的转向过量倾向得到一种中性的至轻微的转向不足。
为此，在根据本发明的四连杆后桥中，沿行驶方向上位于前方的下方横向连杆6与其轴承一起的整体刚度比其它横向连杆-轴承布置小。
由此所产生的在侧向力影响下的前束校正可以从图2和3中清楚地获知。由于较小的整体刚度，由在车轮接地点R作用在转向外侧车轮的前下方横向连杆6上的侧向力引起一个比在其它横向连杆7和8上大的沿汽车横向位移Δx1(试比较位移Δx2和Δx3)。这样汽车车轮2获得一个进入弯道的转向回转角α。因此在汽车上转向角减小。在这种情况下，在下方的横向连杆6、7中出现压力，与此相反在横向连杆8中出现一个拉力。
通过对于刚性关系的适当影响，行驶性能可以与车轮悬架相协调。这最好通过车身侧的连杆轴承9、10和11的轴承刚性来实现。此时在任何情况下，前下方的横向连杆6的横向连杆-轴承布置的整体刚度分别小于其它横向连杆-轴承布置的整体刚度的80％，以便保证前面所述的前束效果。
最好将橡胶-金属轴承用作弹性动力的连杆轴承9、10和11，它们可以在所给定的连杆尺寸中、在不太费事的情况下使底盘调整适合不同的要求。由于很大程度地去除了纵向支撑和横向支撑之间的耦合，所以基本上感觉不到稍强或者稍弱的驾驶操纵失灵状况而保持驾驶舒适性。
如同尤其可由图1和图5中获知，四连杆后桥在汽车每侧分别另外具有一个减震器15，该减震器在其上端部轴承一个辅助弹簧16。减震器15以其下端部轴承在车轮支架3上，可替换地也可以轴承在纵拉杆4上。该连接在这种情况下可以如此选择：减震器15的力在车轮中心M的下后方作用到车轮支架3上。
在这里示出的实施例中，减震器的车轮侧的铰接点17位于下方横向连杆6、7的车轮侧的铰接点的后方，这样减震器15在横向连杆的后方或者上方延伸。
如同尤其是图5所示，减震器15以其上面的、连接在汽车车身上的端部向前倾斜。沿着汽车纵向对于竖直面的倾斜角度β在10至30度之间的范围内。因此车身侧的铰接点18的位置与倾斜角度β有关。在该实施例中，车身侧的铰接点18沿汽车纵向或者前进方向位于下方的横向连杆6和7在车轮侧的铰接点之间。
此外保证减震器15的力作用线沿汽车横向在所有稳定的行驶状况中在车轮接地点R的内侧面上与车轮接地面相交(参见图4中的交点S)。
以此即使在车轮2强烈的弹性跳动时、也就是在极度的转弯行驶时和在辅助弹簧16压成一堆、也就是在车轮2的上方挡块中时，也保证足够的行驶稳定性。
在这里所形成的特别大的力在车轮接地点R的外面几乎垂直于路面，该力引起一个倾翻力矩K，该力矩必须通过横向连杆6、7和8轴承。由该倾翻力矩K在下方横向连杆6和7中引起拉力分量，与此相反，在上方的横向连杆8中引起一个压力，因此在横向连杆6与连杆7、8相比整体刚度较小时这导致汽车车轮2的意外车轮外倾转向。
因此在这里所述的实施例中，减震器15沿汽车纵向和汽车横向的倾斜角如此选择：在最大的弹性跳动的情况下，由于汽车横向的倾翻力矩K所产生的车轮外倾效果通过由减震器15的前倾角β所产生的一个前束效果来补偿。由于减震器15向前倾斜，连同辅助弹簧16的力同时得到一个分力，该分力向后挤压汽车车轮2。由于考虑到舒适性而故意将前方的纵拉杆轴承5设计得较软，由此引起汽车车轮2的向后运动。
如图6所示，由于下方的横向连杆6和7形成箭头形，车轮2向后运动导致车轮2的前束转向(参见前束角α)，这样完全地或者至少很大程度地补偿了由倾翻力矩K引起的车轮外倾。
以此保证即使在极端的情况下也在全部的燃料储备行程中得到均匀的行驶性能。
前述的本发明可以在行驶动力性和行驶舒适性方面使底盘调节的较高的灵活性成为可能。纵向连接和横向连接之间的很大程度上的分开允许在汽车车身上的纵拉杆轴承的结构较软。这对于行驶舒适性是有利的。行驶动力性的优化可以通过调节横向连杆来进行。
然而本发明不只是限于前面所述的实施例。因此纵拉杆可以例如偏离沿汽车纵向的一个严格的纵向对齐方向。更确切地说，本发明包括所有在权利要求中限定的实施方式。
          附图标记列表
1、  四连杆后桥
2、  汽车车轮
3、  车轮支架
4、  纵拉杆
5、  弹性运动的纵拉杆轴承
6、  前下方横向连杆(转向横拉杆)
7、  后下方横向连杆(弹簧连杆)
8、  上方横向连杆
9、  横向连杆6的弹性运动连杆轴承
10、 横向连杆7的弹性运动连杆轴承
11、 横向连杆8的弹性运动连杆轴承
12、 横向连杆6的车轮侧铰链
13、 横向连杆7的车轮侧铰链
14、 横向连杆8的车轮侧铰链
15、 减震器
16、 辅助弹簧
17、 减震器15的车轮侧铰点
18、 减震器15的车身侧铰点
F    侧向力
K    倾翻力矩
M    车轮中心
R    车轮接地点
S    减震器15的力作用线与车轮接地面的相交点
V    向前行驶方向
α         前束角
β         减震器15沿着向前行驶方向的倾斜角
Δx 在侧向力F的作用下在弹性运动轴承中的位移

Claims (13)

1、汽车的四连杆后桥，该后桥包括：
-一个纵拉杆(4)和三个横向连杆(6、7、8)，它们至少部分地通过弹性运动的轴承(5、9、10、11)作用在汽车车身上，
-其中两个横向连杆(6、7)位于下方，一个横向连杆(8)位于上方，
-位于下方的横向连杆中的沿汽车方向位于前方的那一个(6)与其轴承一起的整体刚度比其它横向连杆-轴承布置小。
2、根据权利要求1的四连杆后桥，其特征在于，设置一个车轮支架(3)，横向连杆(6、7、8)分别通过一个铰链、最好是分别通过一个弹性运动的轴承(12、13、14)连接在车轮支架(3)上。
3、根据权利要求1或2的四连杆后桥，其特征在于，前下方的横向连杆(6)的横向连杆-轴承布置的整体刚度分别小于其它横向连杆-轴承布置的整体刚度的80％。
4、根据权利要求1至3中任一项的四连杆后桥，其特征在于，前下方的横向连杆(6)在车轮中心(M)的前方和下方作用在车轮支架(3)上。
5、根据权利要求1至4中任一项的四连杆后桥，其特征在于，前下方横向连杆(6)以与汽车横向呈一个10至60度的角度、最好是10至30度的角度从车轮支架(3)处倾斜地向前延伸。
6、根据权利要求1至5中任一项的四连杆后桥，其特征在于，后下方的横向连杆(7)在车轮中心(M)的后方和下方作用在车轮支架(3)上。
7、根据权利要求1至6中任一项的四连杆后桥，其特征在于，后下方的横向连杆(7)以与汽车横向呈一个10至30度的角度从车轮支架(3)处倾斜地向后延伸。
8、根据权利要求1至7中任一项的四连杆后桥，其特征在于，上方的横向连杆(8)在汽车纵向上、在下方的横向连杆(6、7)之间、在车轮中心(M)的上方作用在车轮支架(3)上。
9、根据权利要求1至8中任一项的四连杆后桥，其特征在于，上方的横向连杆(8)以与汽车横向呈一个0至60度的角度、最好是10至30度的角度从车轮支架(3)处沿着汽车横向或者倾斜地向前延伸。
10、根据权利要求1至9中任一项的四连杆后桥，其特征在于，纵拉杆(4)的弹性运动的轴承(5)沿汽车纵向是弹性的；设置一个减震器(15)，该减震器以一个端部在车轮中心(M)的后方和下方作用到车轮支架(3)上，并以其上部的连接在汽车车身上的端部向前倾斜。
11、根据权利要求10的四连杆后桥，其特征在于，减震器(15)沿汽车纵向与竖直面的倾斜角度处于一个10至30度的范围内。
12、根据权利要求10或11的四连杆后桥，其特征在于，减震器(15)如此布置：减震器的力作用线沿汽车横向、在车轮接地点的内侧面上与车轮接地面相交。
13、根据权利要求10至12中任一项的四连杆后桥，其特征在于，减震器(15)沿汽车纵向和沿汽车横向的倾斜角如此选择：在最大的弹性跳动的情况下，由于汽车横向的倾翻力矩所产生的车轮外倾效果通过由减震器的向前倾斜所产生的一个前束效果来补偿。
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