CN1532079A - 汽车的后轮悬架 - Google Patents

Abstract

汽车后轮悬架包括：一车轮支架；一纵摆臂，车轮支架在汽车纵向上通过纵摆臂柔性连接在车身上；两个横摆臂，它们在水平面中看呈梯形铰接在车轮支架上。纵摆臂的车身侧铰接点高于呈梯形布置的横摆臂的车轮侧铰接点。横摆臂的梯形布置及借助纵摆臂的连接结构的纵向挠性相互协调，从而根据汽车载荷状态调节出对立的侧向力导向，在汽车空载状态中，在侧向力影响下在转向外侧车轮上产生沿车轮外倾方向的轮位变化，在汽车满载状态下，在侧向力影响下在转向外侧车轮上产生按照车轮前束方向的轮位变化。后轮悬架可自动适应汽车的不同载荷状态并具有对任何载荷状态都是最佳的行驶性能。行驶稳定性随载荷不断增大而提高，当载荷减小时，灵活性标准可望增强。

Description

汽车的后轮悬架

技术领域

本发明涉汽车后轮悬架，它包括：一车轮支架；一纵摆臂，车轮支架在汽车纵向上通过纵摆臂柔性连接在汽车车身上；两个横摆臂，这些横摆臂在水平面上看时呈梯形铰接在车轮支架上，其中，纵摆臂的车身侧铰接点高于呈梯形布置的横摆臂的车轮侧铰接点。

背景技术

这样的后轮悬架在EP 0655355B1中公开了，它特别公开了这样的后轮悬架，即它包括两根下横摆臂和一根与麦佛逊弹簧支柱相连的纵摆臂。代替该弹簧支柱，也可设置两个脱开的上摆臂。当前、后的下横摆臂的支承点以及纵摆臂的一个在汽车纵向上弹跳的支承点具有大致一样硬的特性曲线时，在转向外侧车轮上的侧向力影响下获得前束效应，由此抑制可能发生的转向过量趋势。

从DE 19517074 A1或EP 0575354 B1中还公开了，在后轴的转向外侧车轮上的前束效应对转弯中的稳定行驶性能是有利的。在这里，转向内侧车轮外倾地运动。实际上，这在一个侧向力导向不足的后轴上就意味着后轮随前轮“顺转向”。

转向不足的状况使汽车显得使用不便，因为在转弯中需要加强的转向回转。在转向过量的汽车中，在后轴上的侧向力的影响下出现了后轮的“逆转向”，就是说，在汽车中，转向外侧车轮按照车轮外倾方向运动，而转向内侧车轮按照前束方向运动，结果，转向过量的汽车只需要较小的转向回转，但如果没有对策，转向过量的汽车更容易陷入稳定危急状态。

发明内容

从这一考虑出发，本发明的目的是提供这样一种后轮悬架，它对汽车的不同负载荷状态都具有适应于当时情况的弹性动力学性能。

为此，提出一种按照权利要求1所述的后轴。该后轴的特征是，横摆臂的梯形布置和借助纵摆臂的连接结构的纵向挠性是这样设计的，即能够依据汽车载荷状态出现对立的侧向力导向，因而在汽车空载状态下，在侧向力影响下在转向外侧车轮上出现按照车轮外倾方向的轮位变化，而在汽车满载状态下，在侧向力影响下在转向外侧车轮上出现沿前束方向的轮位变化。

上述设计方案的优点是，在空载或小载荷状态下趋势越来越强的汽车灵活性与精确转向性能相结合，从而在载荷状态中优先考虑高稳定性。后轴的在空载状态下的逆转向作用在载货时变成顺转向作用。这样，可在“空载”和“满载”载荷状态之间实现侧向力导向的最大扩展。

由于借助纵摆臂的柔性连接之故，在汽车空载状态中，转向外侧车轮在侧向力影响下沿行驶方向向前运动并且单纯地从运动学上看是按照车轮外倾方向行动。在加载条件下，轮位变化逆转。在载荷情况下，转向外侧车轮因侧向力而向后运动。就是说，在侧向力影响下，车轮对行驶稳定性有利地按前束方式运动。这种掉转运动能使汽车在转向顺从性强烈和行驶稳定性高的极端情况之间与载荷相关地自动完成调整。

当然，在上述轮位变化上可叠加其它的轨迹校正作用，因而例如是在所属的摆臂支承点中，从而在按照车轮外倾方向的轮位变化的情况下，可实现总体是中性的或转向不足的动作。

本发明的其它有利改进方案见各项权利要求。

因此，为避免稳定危急状态，在后轴的由运动学限定的转向过量趋势上叠加一种逆向效应。为此，根据本发明的一个有利的改进方案，在呈梯形布置的横摆臂的在行驶方向上靠前的横摆臂与另一个靠后的横摆臂相比获得了在汽车横向上更柔性的支撑。

最好通过这两种效应的叠加来调节出一个总体略微转向不足的前束导向。例如，这一点可通过对摆臂支承结构的弹性进行设计来实现。

根据一个有利的改进方案，包括所属的支承点弹性在内的前横摆臂的总刚性是该后横摆臂的相应总刚性的65％-75％。各横摆臂的刚性差异最好通过各自车身侧的摆臂支承点的设计来实现。在采用橡胶金属支座的条件下，橡胶的刚性是重要的决定因素。

梯形横摆臂的布置最好这样完成，即当在水平面上看时，前横摆臂在前进行驶方向上朝向汽车中心线地被调整，后横摆臂在与前进行驶方向相反的方向上朝向汽车中心线地被调整。这样，在汽车载荷状态下，前横摆臂可以具有一个就数值而言比后横摆臂更大的相对汽车横向的调整角。

根据本发明的另一有利改进方案，横摆臂和纵摆臂彼此分开地联接在车轮支架上。这就能以特别有效的方式保证使因载荷状态而出现的车轮纵向运动与作用在车轮支承点上的侧向力明确联系起来。

为了对在梯形布置结构的车轮支架侧端部上的、与载荷相关的“掉转运动”提供足够大的沿汽车纵向的移动路程，根据本发明的一个有利改进方案，车身侧的纵摆臂支承点具有小于400N/mm的弹簧刚度。这种弹簧刚度可以单独由纵摆臂支承点提供，但也可以通过整个纵摆臂支承结构来提供。

车身侧纵摆臂支承点最好具有至少为+/-3.5mm的线性弹簧行程。车身侧的纵摆臂支承点的最大弹簧行程被有利地设计大于+/-7mm。

根据本发明的另一有利的改进方案，设有另一个上横摆臂，该上横摆臂在超过车轮中心的高度上被连接在车轮支架上。该上横摆臂与汽车纵向有关地在下侧的呈梯形布置的横摆臂之间被接在车轮支架上。

上横摆臂最好与汽车横向包夹出一个在前进行驶方向上的0°-60°的且最好是10°-30°的角。在形成角度的情况下，上横摆臂相对汽车中心线斜向上延伸。

还可配置一个减振器，该减振器以其一端在车轮中心之后之下作用于车轮支架并以其接在汽车车身上的上端部在行驶方向上朝前倾斜。在剧烈弹动的情况下，在汽车纵向上倾斜的减振器与上述摆臂结构联合产生了附加的轨迹和车轮外倾校正的效果，利用这种效果，在极端行驶条件下稳定了汽车。此外，单轮悬架可保持紧凑结构并且可实现大的载荷范围和小的承载梁。

附图说明

下面将参照附图所示的一个实施例对本发明做详细的说明。附图表示：

图1在汽车空载状态下的本发明汽车后轮悬架的示意平面图，在图中以虚线表示在转向外侧车轮上有侧向力作用时的反应；

图2在汽车满载状态下本发明汽车后轮悬架的示意平面图，在图中以虚线表示在转向外侧车轮上有侧向力作用时的反应，

图3相应于图1的在汽车空载状态下的汽车后轮悬架示意侧视图。

具体实施方式

图1-图3所示的实施例表示一个用于汽车后轮轴的四摆臂式单轮悬架1以及一个车轮2。车轮2在这里是不被驱动的。当然，下面描述的四摆臂式单轮悬架也可用在被驱动的后轮上。

如图1所示，车轮2支承在一个车轮支架3上。车轮支架3通过四个车轮导向机构被支撑到一个在图中未详示出的汽车车身上。在汽车每侧都设有一根纵摆臂4和三根横摆臂5、6和7。

纵摆臂4在汽车纵向上将车轮支架3柔性连接到车身上。为此，在车身侧设置一个弹性运动学的纵摆臂支承点8，它成橡胶金属支座的形式，该支承点一方面能实现绕一基本沿汽车横向延伸的大致水平的轴线的回转运动，并且沿汽车纵向有很小的刚性。

车身侧的纵摆臂支承点8具有小于400N/mm的弹簧刚度。当在低中级的轿车上实现所示的单轮悬架时，所用弹簧刚度为170N/mm。在这里，对于以下还要详细解释的且与汽车载荷状况相关的侧向力导向性能的“掉转运动”来说，在最大弹簧行程大于+/-7mm的情况下，至少为+/-3.5mm的线性弹簧行程是合适的。在如上所述地实现所示单轮悬架时，在最大弹簧行程为+/-9mm情况下，线性纵向弹簧行程为+/-4mm。

通过在汽车纵向上的柔性支承点8，可以阻尼或抑制冲击和振动从车轮2传向汽车车身的传递。

三根横摆臂5、6和7各自以一端通过一弹性运动学支承点9、10、11支撑在汽车车身上并各另一端通过铰链12、13及14被连接在车轮支架3上。

其中的两根横摆臂5和6被安置在车轮中心M下方的一个下侧的力平面中，第三根横摆臂7处于车轮中心M上方的一个第二力平面中。此外，在此成导向横杆形式的前下横摆臂5在车轮中心M之前连接在车轮支架3上。后下横摆臂6成弹簧导杆形式并且在车轮中心M之后被接在车轮支架3上。如图1、2所示，两根下横摆臂5、6基本沿汽车横向延伸。特别是它们在水平面中看时呈梯形布置，在这里，横摆臂5、6的假想交点在所属车轮2的外侧面那边。根据汽车载荷状态，上述交点在汽车纵向上要么在车轮中心M之前，即处于“空载”状态(参照图1)，要么在车轮中心M之后，即处于“满载”状态(参照图2)。此外，车轮侧的铰接点且更确切地说是呈梯形布置的横摆臂5和6的支承点12、13的高度在车身侧铰接点或者说纵摆臂4的支承点8的下面。

此外，在一直向前行驶时存在至少一个位置，在该位置上，当在水平面上看时，前横摆臂5在前进行驶方向上成角度，后横摆臂6与前进行驶方向相反地成角度。

上横摆臂7与汽车纵向有关地在下横摆臂5、6之间被接在车轮支架3上。该横摆臂以一个相对汽车横向的0°-60°的角从车轮支架3一直斜向前地延伸向汽车中心线。该角度最好为10°-30°。

上述摆臂结构与横摆臂5、6的梯形布置及借助纵摆臂4的连接结构的纵向挠性相关地这样加以协调，即根据汽车载荷状况调节出对立的侧向力导向。以下将参照图1、2做详细说明，在图中分别示出了转向外侧车轮2。前进行驶方用箭头F表示。

如上述及，图1表示“空载”状态，在此状态下，汽车只载着驾驶员。在这里，在侧向力的影响Fs下调节出一个按照车轮外倾方向的轮位变化，这在图1中由虚线所示的位置和角δhn表示。在图中未示出的转向内侧车轮上出现一个按照前束方向的相应的轮位变化，因而在后轴上在一定程度上产生具有转向过量趋势的反导向作用。这对汽车转向顺从性且确切地说汽车灵活性是有利的。

车轮支架3和下横摆臂5、6的梯形布置因空载状态而都处于一在前位置中。在侧向力影响Fs下，转向外侧车轮2的纵摆臂4及所属纵摆臂支承点8承受压力。

通过目的明确地控制刚性比，可以协调车轮悬架的行驶性能。这最好通过车身侧摆臂支承点9、10和11的支承刚性来实现。因此，过分补偿作用和因而轻微的转向不足前束导向可通过与后下横摆臂6(弹簧导杆)相比目的明确地将前下横摆臂5(导向横杆)的刚性设计得软小来实现。

此外，前下横摆臂5的横摆臂支承结构的总刚性在任何情况下都应小于后横摆臂支承结构的总刚性的80％，以保证上述补偿。在已实现的实施形式中，包括所属的支承点弹性在内的前横摆臂5总刚性等于下横摆臂6的相应总刚性的65％-75％。

而在汽车满载状态下，在侧向力影响Fs下在转向外侧车轮上总拟定前束效应，因为在此为行驶稳定性提供一个比为导向顺从性更高的优先。与汽车空载状态相比，下横摆臂5、6在车轮支架3上的铰接点向后移。由前下横摆臂5和后下横摆臂6构成的梯形四联杆相对汽车车身向上和斜向后摆动。在这个初始位置上，转向外侧车轮2上的侧向力Fs促使轮位以角度δhv变到如虚线所示的位置上。此时，纵摆臂4和所属纵摆臂支承点8承受拉力。在汽车“满载”状态下，前横摆臂5具有就数值而言比空载状态下大的相对汽车横向的调整角，而后横摆臂6具有比空载状态下更小的调整角。在转向内侧车轮上，得到了按照车轮外倾方向的相应轮位变化，并由此在后轴上得到了具有转向不足趋势的顺转向效应。

下横摆臂5、6在车轮支架3上的铰接点的因汽车载荷状态而向前或者向后的位移(如在图3中用箭头B为递增弹动所示出的那样)能够在侧向力影响下实现车轮运动趋势的掉转运动，由此实现自动的与载荷相关的汽车调整，就灵活性和行驶稳定性而言，这种调整对当时的情况是最佳的。

最好以橡胶金属支座作为弹性运动学摆臂支承点9、10和11，它们可以在规定的摆臂几何形状条件下使汽车调整不太费事地满足不同要求。由于使纵向支承和横向支承尽量没有关联，所以行驶舒适性基本上不受某种或强或弱的转向不足性能的影响。

尤其如图3所示，四摆臂单轮悬架在汽车每侧还有一个减振器15，该减振器在其上端承载有一辅助弹簧16。减振器15以其下端支撑在后下横摆臂5上或者也可支撑在车轮支架3上。在这里，总是如此选择该连接，即减振器15的力在车轮中心M之后之下作用于车轮支架3。极据如图所示的实施例，减振器15的车轮侧铰接点17在前下横摆臂5的车轮侧铰接点12之后，因此减振器15在横摆臂5、6之上延伸。

在向后作用的制动力下，调节出一个明确的前束导向。但这时所出现的最大前束变化受到限制，因此，在松开制动器时不会有沿车轮外倾方向的明显转向，这种转向特别在弯道行驶时可能导致产生不希望有的载荷交变反应。因此，在所提出的四摆臂单轮悬架1中，制动力导向被限制在小于10分钟的最大变化上。而在向前作用的车轮力下即在汽车加速的情况下，出现一种沿车轮外倾方向的导向。

以上举例描述的本发明能够使后轮悬架自动适应于汽车的不同载荷状态，它具有对任何载荷都是最佳的行驶性能。随着载荷不断增大，行驶稳定性亦不断提高；随着载荷减小，灵活性标准亦可增大。

本发明当然不局限于上述的实施例。例如，纵摆臂可以不同于严格的沿汽车纵向的纵向。确切地说，本发明包括所有由权利要求限定的实施形式。

                         附图标记一览表

1     四摆臂式单轮悬架

2     车轮

3     车轮支架

4     纵摆臂

5     前下横摆臂(导向横杆)

6     后下横摆臂(弹簧导杆)

7     上横摆臂

8     纵摆臂4的弹性运动学的纵摆臂支承点

9     横摆臂5的弹性运动学的摆臂支承点

10    横摆臂6的弹性运动学摆臂支承点

11    横摆臂7的弹性运动学摆臂支承点

12    横摆臂5的车轮侧铰链

13    横摆臂6的车轮侧铰链

14    横摆臂7的车轮侧铰链

15    减振器

16    辅助弹簧

17    减振器15的车轮侧铰接点

18    减振器15的车身侧铰接点

B     在弹跳时的下横摆臂的车轮支架铰接点的运动方向

F     前进行驶方向

Fs    侧向力

M     车轮中心

R     车轮支承点

δhn  沿车轮外倾方向的变化

δhv  沿车轮前束方向的变化

β          减振器15沿前进行驶方向的倾角

Claims (13)

1.一种汽车的后轮悬架，它包括：

-一车轮支架(3)，

-一根纵摆臂(4)，该车轮支架(3)在汽车纵向上通过该纵摆臂被柔性连接在汽车车身上，

-两根横摆臂(5，6)，它们在水平面中看时呈梯形铰接在该车轮支架(3)上，

-其中，该纵摆臂(4)的车身侧铰接点(8)高于呈梯形布置的横摆臂(5，6)的车轮侧铰接点(12，13)，其特征在于：这些横摆臂(5，6)的梯形布置和借助纵摆臂(8)的连接结构的纵向挠性是如此相互协调的，即根据汽车载荷状态调节出对立的侧向力导向，从而在汽车空载状态下，在侧向力影响下在转向外侧车轮上产生按照车轮外倾方向的轮位变化，而在汽车满载状态下，在侧向力影响下在转向外侧车轮上产生按照车轮前束方向的轮位变化。

2.如权利要求1所述的后车轮悬架，其特征在于：在呈梯形布置的横摆臂中的、在前进行驶方向上靠前的横摆臂(5)获得了与另一个靠后的横摆臂(6)相比获得了在汽车横向上更柔的支撑。

3.如权利要求1或2所述的后轮悬架，其特征在于：包括所属的支承点弹性在内的在该前横摆臂(5)上的总刚性是该后横摆臂(6)上的相应总刚性的65％～75％。

4.如权利要求1-3之一所述的后轮悬架，其特征在于：当在水平面中看时，前横摆臂(5)朝向汽车中心线地在前进行驶方向上被调整，后横摆臂(6)朝向汽车中心线地在相反于前进行驶方向的方向上被调整。

5.如权利要求1-4之一所述的后轮悬架，其特征在于：在汽车的至少一个载荷状态下，前横摆臂(5)具有一个就数值而言大于空载状态下的相对汽车横向的调整角，而后横摆臂(6)具有一个小于空载状态下的调整角。

6.如权利要求1-5之一所述的后轮悬架，其特征在于：所述横摆臂(5，6，7)和该纵摆臂(4)相互分开地被连接在车轮支架(3)上。

7.如权利要求1-6之一所述的后轮悬架，其特征在于：车身侧的纵摆臂支承点(8)具有小于400N/mm的弹簧刚度。

8.如权利要求1-7之一所述的后轮悬架，其特征在于：车身侧的纵摆臂支承点(8)具有至少为+/-3.5mm的线性弹簧行程。

9.如权利要求1-8之一所述的后轮悬架，其特征在于：车身侧的纵摆臂支承点(8)具有大于+/-7mm的最大弹簧行程。

10.如权利要求1-9之一所述的后轮悬架，其特征在于：设有另一个上横摆臂(7)，它在该车轮中心(M)之上的高度上被铰接在车轮支架(3)上。

11.如权利要求10所述的后轮悬架，其特征在于：该上横摆臂(7)与汽车纵向有关地在呈梯形布置的下横摆臂(5，6)之间作用在车轮支架(3)上。

12.如权利要求10或11所述的后轮悬架，其特征在于：该上横摆臂(7)与汽车横向包夹出一个在前进行驶方向上的0°-60°的角且最好是10°-30°的角。

13.如权利要求1-12之一所述的后轮悬架，其特征在于：设有一个减振器(15)，该减振器以其一端在车轮中心(M)之后之下作用于该车轮支架(3)并以其接在车身上的上端在行驶方向上朝前倾斜。

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