SE1250185A1 - Bakhjulsupphängning och motorfordon innefattande en bakhjulsupphängning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 de vänstra och högra hjulupphängningsanordningarna med for- donets kaross.

[0004] Framhjulsupphängningarna och bakhjulsupphäng- ningen utgör tillsammans med de fyra däck-hjulenheterna den ofjädrade massan som är förbunden med fordonets fjädrade massa till vilken föraren är knuten. Under fordonets kombinera- de rörelse av framfart (surge), vertikalfjädring, kursänd- ring/svängning, rollning, nickning och girning skall dessa rörel- semönster och deras tidsderivator i alla riktningar styras så att en normal förares kontollförmåga möjliggör att hela det synteti- serade fordonsrörelsemönstret styrs på ett helt säkert sätt utgå- ende från hjulupphängningens förmåga att omvandla de överlag- rade användbara styrsignalerna och det störande bruset, varvid det objektivt mätbara störande bruset ofta överröstar den an- vändbara styrsignalen på ett sätt så att brussignalen omvandlas till väldefinierade uppfattbara styrsignaler i syfte att förstärka användbara styrsignaler.

[0005] Fordon är komplexa system med människor i regler- kretsen. Även om fordonets dynamiska beteende som svar på förarens inverkan kan simuleras eller mätas bestämmer denna förståelse inte innebörden av ”god manövrering” om den inte kompletteras med förståelsen av hur människor fungerar som styrsystem och hur en förares hjärna fungerar vid kontroll av fordon.

[0006] Det är därför viktigt att ge förutsättningar för en sy- stemmekanisering med en syntetiserad operativ process av kommunikationsloopen definierad som ”fail operate, fail operate, fail safe”, som normalt används i säkerhetskritiska system så- som flygplan konfigurerade med aktiva styrsystem (controlled configured airplanes). Detta erfordrar en kommunikationsloop med fyrfaldig redundans och ett olikartat back-up system, där kommandomedia i vårt fall är fordonets hela arkitektur för hjul- upphängningen. Redundans i kommandomediet skall här ses 10 15 20 25 30 35 som flöden av information hos överlagrade skikt av effektspekt- ra, där förarens sensoriska system har förmåga att samtidigt känna pågående rörelsemönster på ett liknande sätt som vårt öga samtidigt kan förnimma flera färger eller våra öron samtidigt kan förnimma flera toner i musik. Spektrat såsom kännetecknat av olika frekvenser skall vara i harmoni med varandra, det vill säga redundanta signaler skall vara koherenta.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN

[0007] Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhan- dahålla en förbättrad bakhjulsupphängning för ett motorfordon.

Speciellt eftersträvas en bakhjulsupphängning som har en hög lateral styvhet. Närmare bestämt är ändamålet med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en bakhjulsupphängning som efter- strävar maximerad traktion (väggrepp). Ännu närmare bestämt är ändamålet med föreliggande uppfinning att maximera en ho- mogen påkänning-energi-spänning i kontakten mellan däck- hjulenheten och vägbanan när fordonet kör över vägens topolo- gi. Dessutom är det ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett motorfordon, med målsättningen av maximerad mänskligt kompatibel kontroll över normala ävensom kritiska oväntade händelser.

[0008] Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en bakhjulsupphängning som medger kontroll av de strukturella bindningarna i däckets interaktion med vägen och som kontrollerar de olika korskopplade tröghetssystem som fordonet består av.

[0009] Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att infria ett antal funktioner för att maximera effekten av väg- grepp vid varje specifikt driftstillstånd och för att maximera kom- patibiliteten till mänsklig förmåga att kontrollera samverkan mel- lan föraren, fordonet och vägen vid gränsen för vidhäftning när bindningarna från dipolernas växelverkan, från en utvidgad defi- 10 15 20 25 30 35 nition av Van der Waals-krafter, varierar mellan strukturell in- termolekylär bindning och förlust av denna strukturella intermo- lekylära bindning.

[0010] Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att infria ett antal funktioner för att maximera effekten av väg- grepp vid varje specifikt driftstillstånd och för att maximera kom- patibiliteten till mänsklig förmåga att kontrollera samverkan mel- lan föraren, fordonet och vägen för driftstillstånd när den fjädra- de karossens tröghet har en inverkan på reglerkretsen mellan förare och fordon som påverkas av de korskopplade roll- och girrörelserna.

[0011] Dessa och ytterligare ändamål uppnås med den in- ledningsvis definierade bakhjulsupphängningen som känneteck- nas av att tvärbalken är utformad att medge en böjning för åstadkommande av en avvikelse hos den första och andra hjul- upphängningsanordningen i en riktning längs den längsgående axeln för reglering av den första respektive andra toe-vinkeln, och i en riktning längs den vertikala axeln för ändring av den första respektive andra cambervinkeln så att ändringarna hos den första och andra cambervinkeln, när de första och andra hjulplanen konvergerar mot en övre punkt ovanför hjulcentret hos var och en av de första och andra hjulupphängningsanord- ningarna, är förbundna med en kontrollerad reglering av de för- sta och andra toe-vinklarna så att de första och andra hjulplanen konvergerar riktningsmässigt mot en bakre punkt positionerad bakom hjulcentret hos var och en av de första och andra hjul- upphängningsanordningarna.

[0012] Enligt föreliggande uppfinning är var och en av de vänstra och högra bakre däck-hjulenheterna, av vilka var och en är förbunden med varsin hjulspindel och den första respektive andra hjulupphängningsanordningen, förbunden med en längs- gående bakåtgående länk och en längsgående framåtgående länk som styr varje hjulupphängningsanordning till ett väldefinie- 10 15 20 25 30 35 rat rörelsemönster med avseende på fordonets kaross. De två hjulupphängningsanordningarna är förbundna med varandra ge- nom tvärbalken med en konfiguration som medger att tvärbalken böjs såsom definieras i kravet 1.

[0013] Tvärbalken enligt föreliggande uppfinning är således konfigurerad att medge en bestämd böjning i en bestämd rikt- ning. Böjningen av tvärbalken kommer att ändra cambervinkeln och som en konsekvens av denna ändring också ändra eller re- glera toe-vinkeln hos bakhjulen tack vare konfigurationen och det faktum att tvärbalken är fastsatt vid de första och andra hjulupphängningsanordningarna. Ändringen av cambervinkeln är således förbunden med eller kopplad till en reglering av toe- vinkeln. Cambervinkeln kan vara negativ i ett statiskt tillstånd och i en normal designlastposition. Toe-vinkeln kan vara toe-in i det statiska tillståndet och i den normala designlastpositionen, exempelvis en toe-in på 0,05-0,25°, såsom en total axel-toe-in på 0,3°, eller för varje sida approximativt 0,15°.

[0014] Regleringen av toe-vinkeln kan innefatta en minsk- ning av toe-in-vinkeln till en mindre toe-in-vinkel eller, beroende på det initiala värdet av toe-vinkeln, från toe-in till toe-ut. Det skall noteras att toe-vinkeln också kan vara toe-ut redan i det statiska tillståndet eller i den normala designlastlastpositionen.

Det skall också noteras att ändringarna av cambervinkeln och toe-vinkeln, vilka diskuteras ovan, medges genom böjningen av tvärbalken. Andra händelser under körning kan också resultera i ytterligare eller överlagrade ändringar av cambervinkeln och toe-vinkeln.

[0015] Det komplexa rörelsemönstret hos varje bakre däck- hjulenhet och deras av varandra beroende samverkan hos den bakre hjulupphängningen är således kännetecknad av en näst intill konstant spårvidd för alla tillstånd av vertikal rörelse samti- digt med en kombinerad exakt styrd elastokinematisk rörelse av synkroniserad toe-ut och negativ camberförändring. 10 15 20 25 30 35

[0016] Tack vare den definierade böjningen av tvärbalken kommer ett mer homogent kontakttryck mellan hjulet, det vill säga däcket, och vägen att uppnås under olika körförhållanden.

En förbättrad intermolekylär strukturell bindning mellan däcket och vägen kommer att säkerställa ett starkt väggrepp för varje körförhållande. I de fall när motorfordonets prestanda som be- gärs av föraren inte kan stödjas av de strukturella bindningarna kommer denna förlust av väggrepp att modereras till ett beteen- de som är kompatibelt med förarens kontollförmåga.

[0017] Varje hjulcenter kan ha ett rörelsemönster som kän- netecknas av en svängarmsvinkel definierad i en sidovy av den samtidiga rörelsen uppåt längs den vertikala axeln med rörelsen bakåt längs den längsgående axeln. Detta sammanfaller med en liten kontrollerad styreffekt hos axeln med vilken vart och ett av de två hjulen är förbundna så att en önskad grad av styreffekt mellan däck och väg hos varje däck-hjulenhet tillhandahålls me- delst kinematik och elasto-kinematik från topologin hos länkarna i kombination med valet av bussningarnas styvhet i alla länkar och med kännetecknen hos tvärbalken med avseende på böjning i camber och toe samt torsion där hjulupphängningens strategis- ka designparametrar bidrar till de noggrant kontrollerade indivi- duella och av varandra beroende styreffekterna hos var och en av de två däck-hjulenheterna. Det kända angreppssättet hos Geometric Ackermann-styrning i en främre hjulupphängning är i den bakre hjulupphängningen enligt föreliggande uppfinning transformerad till en Geometric ”Inverted Ackermann”-styrning från användandet av de speciella kännetecknen hos tvärbalken, se Fig 12.

[0018] Enligt en utföringsform av uppfinningen bildar en för- sta relation, mellan regleringen av den första toe-vinkeln och ändringen av den första cambervinkeln, och en andra relation, mellan regleringen av den andra toe-vinkeln och ändringen av den andra cambervinkeln, ett förhållande som upprätthålls inom 10 15 20 25 30 35 ett bestämt intervall när fordonet är utsatt för en vertikal last vid körning rakt fram. Ett sådant förhållande ger ett säkert väggrepp när motorfordonet kör rakt fram med hög hastighet och med hög acceleration och retardation. Vidare bidrar ett sådant förhållan- de till ett lågt rullmotstånd och således till en låg bränsleför- brukning. Med fördel är det bestämda intervallet hos nämnda förhållande 0,01 till 0,25, företrädesvis 0,015 till 0,1, och mer företrädesvis 0,015 till 0,05, och mest företrädesvis ungefär 0,035.

[0019] Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda böjning utböjningen längs den längsgående axeln för reglering av riktningarna hos den första toe-vinkeln och den andra toe-vinkeln att vrida sig riktningsmässigt mot en gemensam främre punkt positionerad framför hjulcentret när for- donet kör genom en kurva. Denna böjning hos tvärbalken bidrar till en fördelaktig styrning av var och en av de första och andra hjulupphängningsanordningarna under det att den nämnda Ge- ometric ”lnverted Ackermann” åstadkoms som resultat av den laterala påverkan på bakhjulen så att de synkroniseras mot ett gemensamt kraftcentrum för bakhjulen och framhjulen när mo- torfordonet kör genom en kurva.

[0020] Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen har tvärbalken en tvärsnittsform som definierar en första cent- rumaxel och en andra centrumaxel, varvid den första centrum- axeln är vinkelrät mot den andra centrumaxeln och varvid tvär- balken har en högre böjstyvhet, eller ett högre geometriskt trög- hetsmoment, för en böjning runt den andra centrumaxeln än för en böjning runt den första centrumaxeln. Med fördel lutar den första centrumaxeln framåt för bildande av en spetsig vinkel med den vertikala axeln. En sådan riktad böjstyvhet, eller riktat geometriskt tröghetsmoment, kan uppnås med tvärbalken som har en längre utsträckning längs den första centrumaxeln än längs den andra centrumaxeln. Tvärbalken kan ha ett rektangu- lärt, hexagonalt, ovalt eller något annat lämpligt tvärsnitt. Det är 10 15 20 25 30 35 också möjligt att uppnå den riktade böjstyvheten eller riktade geometriska tröghetsmomentet genom andra konfigurationer hos balken.

[0021] Tvärbalken är med fördel lätt eller relativt lätt. Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen kan detta uppnås genom att tvärbalken år ihålig. Vidare kan tvärbalken vara rak eller krökt eller ha någon annan lämplig form längs den laterala axeln, vilket medger den ovan beskrivna bestämda böjningen.

[0022] Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är tvärbalken anordnad på ett avstånd från och bakom hjulcentret.

Dessutom kan i syfte att underlätta den ovan nämnda böjningen av tvärbalken denna konfiguration också skapa utrymme för an- ordnandet av drivaxlar förbundna med bakhjulen.

[0023] Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen sträcker sig den bakåtgående länken (trailing link) längs en rikt- ning av den bakåtgående länken och den framåtgående länken (leading link) sträcker sig längs en riktning av den framåtgående länken, och varvid riktningen av den bakåtgående länken och riktningen av den framåtgående länken konvergerar mot en tvär- linje framför hjulcentret åtminstone när fordonet är i en normal designlastposition. Med fördel är tvärlinjen positionerad ovanför hjulcentret.

[0024] Det har visat sig att en konfiguration med länkar i en sidovy där de nedre bakåtgående länkarna och de övre framåt- gående länkarna på var sida om bakaxeln med tvärbalk skär en punkt så att de åstadkommer en svängarmsvinkel i sidovyn, vil- ket genererar infjädring för en sida med sådana styreffekter så att de två av varandra beroende samverkande däck- hjulenheterna på en och samma axel vid varje driftstillstånd rik- tar de laterala traktionskrafterna hos de två däcken mot det ge- mensamma kraftcentret, varvid hjulupphängningen säkerställer en mer homogen kapacitet hos effekttäthetspektrat för väggrepp 10 15 20 25 30 35 över hela ytan för däckkontakt. När det så definierade maximalt uppnådda väggreppet med syfte att stödja fordonets prestanda- nivå som krävs utifrån förarens agerande överstiger de struktu- rella bindningarnas kapacitet modereras förlusten i väggrepp i den laterala riktningen av infjädringsrörelsens inducerade styref- fekter som utnyttjar den stokastiska vertikala vägpåverkan till ett beteende kompatibelt med förarens kontollförmåga.

[0025] Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen sträcker sig den framåtgàende länken bakåt från en framåtlänk- fästposition med avseende på den längsgående axeln, den bak- åtgående länken sträcker sig framåt från en bakåtlänkfästposi- tion med avseende på den längsgående axeln och framåtlänk- fästpositionen är högre än bakåtlänkfästpositionen. Med fördel kan framåtlänkfästpositionen vara positionerad ovanför hjulcent- ret och bakåtlänkfästpositionen positionerad nedanför hjulcent- ret.

[0026] Hjulspindelaxelns rörelse, vilken är definierad av upphängningens topologi liksom av upphängningens eftergivlig- het och de speciella kännetecknen hos tvärbalken som alla defi- nieras av lokala designparametrar i fordonskoordinatsystemet, har en överordnad och exakt definierad verkan som skall riktas mot det gemensamma verkningscentret, vilket kräver att styref- fekten hos de kurvtagande inre och kurvtagande yttre däck- hjulenheterna har olika styreffekter sedda i ett karosserifixerat koordinatsystem. Denna effekt uppnås från kombinationen av vertikal påverkan och länktopologin och kinematiken som gene- rerar styreffekter i kombination med den laterala kurvtagnings- kraften och elasto-kinematiken som genererar avsedda styref- fekter från tvärbalkens lokalisering tydligt bakom hjulcentret. Va- let av topologi, kinematik och elasto-kinematik är sådant att dessa överlagrade rörelser kommer att sammanfalla så att kon- takten mellan däck och väg kommer att maximera en homogen fördelning av påkänningarna i syfte att maximera strukturella bindningar och däckens väggrepp. Vidare medger topologin 10 15 20 25 30 35 10 hänsyn till krav på synkronisering av camber- och toe-variation från elasto-kinematik som ett resultat av de speciella känne- tecknen hos tvärbalken. Vid vilket tidsögonblick som helst följer ett fordon med lateral acceleration en bana definierad av ett momentancentrum hos en båge i ett vägfixerat koordinatsystem.

Radien hos denna båge kan ändras men i vilket ögonblick som helst är banan en specifik båge. Fordonets däck med förmåga till väggrepp från strukturella bindningar under mikrosekunder ställer krav på synkronisering av kraften för att hålla väggreppet hos de två däcken så att rörelsernas momentana samverkan hos alla olika element i hjulupphängningen kommer att sammanfalla till gagn för maximerad strukturell bindning över hela däckkon- taktstället under den extremt korta tid som Van der Waals- krafterna varar med en gemensam riktning synkroniserad mot fordonets momentana rotationscentrum i ett vägfixerat koordi- natsystem. Den exakt definierade länktopologin kompletterad med position och elastiska kännetecken hos tvärbalken åstad- kommer anpassning till alla olika nivåer av lateral acceleration och kurvbanor så att det inre hjulet och det yttre hjulet har rörel- sefunktioner för konvergering riktningsmässigt mot fordonets ro- tationscentrum definierad i ett vägfixerat koordinatsystem.

[0027] Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar var och en av de första och andra hjulupphängnings- anordningarna en bakre fordonsfjäder för att bära en del av for- donskarossens vikt och ett fordonsfjäderfäste utformat för att ge stöd åt den bakre fordonsfjädern och varvid fordonsfjäderfästet är anordnat bakom hjulcentret. Med fördel kan fordonsfjäderfäs- tena vara anordnande på tvärbalken i närheten av den första hjulupphängningsanordningen respektive den andra hjulupp- hängningsanordningen.

[0028] Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar bakhjulsupphängningen ett laterallänksarrangemang för upptagande av laterala krafter som verkar på fordonskaros- 10 15 20 25 30 35 11 sen. Laterallänksarrangemanget kan innefatta något/någon av ett Panhardstag, en Scott-Russel-länk eller en Watt-länk.

[0029] Det skall noteras att hjulupphängningen enligt upp- finningen är lämplig för fordon, med en icke-driven eller en dri- ven bakaxel. Länkarna kan vara förbundna med en förenklad ramstruktur, som är förbunden med fordonets kaross. Detta an- greppssätt gör det möjligt för fordonstillverkaren att utnyttja identiska karosskonfigurationer och samma utrustning för sam- mansättning i en produktionslina där 5-länkhjulupphängningen i enlighet med patentansökan WO2008/05034 används för fordon med motorn vid fordonets främre ände och en icke-driven eller driven bakaxel.

[0030] Ändamålen som diskuteras ovan uppnås också med motorfordonet enligt krav 15.

KORT BESKRIVNING AV RlTNlNGARNA

[0031] Uppfinningen skall nu förklaras närmare med hjälp av be- skrivningen av olika utföringsformer som ges endast såsom ex- empel och med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1 visar schematiskt en perspektivvy av ett motorfordon indikerande fordonets sex frihetsgrader.

Fig 2 visar schematiskt en vy från ovan av ett motorfordon med en bakhjulsupphängning enligt uppfinningen.

Fig 3 visar schematiskt en vy från ovan av en bakhjulsupp- hängning enligt uppfinningen.

Fig 4 visar schematiskt en sidovy av en hjulupphängnings- anordning hos bakhjulsupphängningen i Fig 3.

Fig 5 visar schematiskt en bakre vy av delar hos bakhjuls- upphängningen i Fig 3 indikerande cambervinkeln och ändringen av cambervinkeln.

Fig 6 visar schematiskt en vy från ovan av delar hos bak- hjulsupphängningen i Fig 3 indikerande toe-vinkeln och ändringen av toe-vinkeln. 10 15 20 25 30 35 12 Fig 7 visar schematiskt en snittvy genom en första variant av en tvärbalk hos bakhjulsupphängningen i Fig 3.

Fig 8 visar schematiskt en snittvy genom en andra variant av en tvärbalk hos bakhjulsupphängningen i Fig 3.

Fig 9 visar schematiskt en snittvy genom en tredje variant av en tvärbalk hos bakhjulsupphängningen i Fig 3.

Fig 10 visar schematiskt en vy från ovan av bakhjulsupp- hängningen med ett alternativt laterallänksarrange- mang.

Fig 11 visar schematiskt en vy från ovan av bakhjulsupp- hängningen med ett annat alternativt laterallänksar- rangemang.

Fig 12 visar en vy från ovan av ett motorfordon med bak- hjulsupphängningsanordningen körande genom en kurva.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN

[0032] Fig 1 visar dynamiken hos ett motorfordon i sex fri- hetsgrader betecknade såsom följer: Rörelse upp och ner = Hävning, Rörelse till vänster och till höger = Sväng, Rörelse framåt och bakåt = Gång, Vinkeländring runt en horisontell lateral axel Y = Nickning, Vinkeländring runt en vertikal riktning Z = Girning och Vinkeländring runt en horisontell längsgående axel X = Rollning.

[0033] Fig 2 visar ett motorfordon innefattande ett fordons- chassi 1 och ett motor-transmissionssytem 2, innefattande en motor 3 och en transmission innefattande ett antal olika drivax- lar 4. Motorn 3 är i den visade utföringsformen anordnad i mo- torfordonets främre ände. Motorfordonet har två hjulupphäng- ningar, en framhjulsupphängning för framhjulen 5a, 5b och en bakhjulsupphängning för bakhjulen 6a, 6b. Drivaxlarna 4 förbin- der transmissionen 3 med hjulen 5a, 5b, 6a, 6b med olika driv- 10 15 20 25 30 35 13 konfigurationer såsom fram-, bak- eller fyrhjulsdrift hos motor- fordonet. Framhjulsupphängningen innefattar en första upp- hängningsanordning 7a, för upphängningen av högre framhjul 5a och en andra upphängningsanordning 7b för upphängningen av vänster framhjul 5b. Bakhjulsupphängningen innefattar en första upphängningsanordning 8a för upphängningen av höger bakhjul 6a och en andra upphängningsanordning 8b för upphängning av vänster bakhjul 6b.

[0034] Bakhjulsupphängningen skall nu förklaras närmare med hänvisning till Fig 3-9. Bakhjulsupphängningen definierar den längsgående axeln X som är parallell med motorfordonets normala framåtkörriktning. Bakhjulsupphängningen definierar också den vertikala axeln Z som är vinkelrät mot den längsgå- ende axeln X och vertikal när motorfordonet är i ett normalt kör- tillstånd. Slutligen definierar bakhjulsupphängningen en lateral axel Y som är vinkelrät mot den längsgående axeln X och mot den vertikala axeln Z.

[0035] Den första hjulupphängningsanordningen 8a hos bakhjulsupphängningen är utformad att bära en höger bakre däck-hjulenhet som har det högra bakhjulet 6a roterande i ett första hjulplan som bildar en första toe-vinkel ö, se Fig 6, med avseende på den längsgående axeln X och en första cambervin- kel y, se Fig 5, med avseende på den vertikala axeln Z. Den andra hjulupphängningsanordningen 8b hos bakhjulsupphäng- ningen är utformad att bära en vänster bakre däck-hjulenhet som har ett vänster bakhjul 6b roterande i ett andra hjulplan som bildar en andra toe-vinkel ö, se Fig 6, med avseende på den längsgående axeln X och en andra cambervinkel y, se Fig 5, med avseende på den vertikala axeln Z.

[0036] Den bakre upphängningen innefattar också en tvär- balk 10 som förbinder den första hjulupphängningsanordningen 8a och den andra hjulupphängningsanordningen 8b och sträcker sig längs den laterala axeln Y. 10 15 20 25 30 35 14

[0037] Var och en av de första och andra hjulupphängnings- anordningarna 8a, 8b innefattar ett hjulspindelhus 11a, 11b, som är fäst vid en respektive ände av tvärbalken 10. Hju|spinde|hu- set 11a, 11b bär en hjulspindel 12a, 12b, på vilken det bakre hjulet 6a, 6b skall monteras. Hjulspindelhuset11a,11b definierar ett hjulcentrum 13a, 13b.

[0038] Var och en av de första och andra hjulupphängnings- anordningarna 8a, 8b innefattar också en framåtgående länk 14a, 14b och en bakåtgående länk 15a, 15b. Den framåtgående länken 14a, 14b är förbunden med eller fäst vid fordonets kaross 1, eller vid en sub-ram, vid en framåtlänkfordonsposition 16a, 16b med hjälp av en lämplig förbindning, och med spindelhuset 11a, 11b vid en framåtlänkfästposition 17a, 17b med hjälp av en lämplig förbindning. Den bakåtgående länken 15a, 15b är för- bunden med eller fäst vid fordonets kaross 1, eller vid en sub- ram, vid en bakåtlänkfordonsposition 18a, 18b med hjälp av en lämplig förbindning, och vid spindelhuset 11a, 11b i en bakåt- länkfästposition 19a, 19b med hjälp av en lämplig förbindning.

[0039] Den framåtgående länken 14a, 14b sträcker sig bakåt från framåtlänkfästpositionen 17a, 17b med avseende på den längsgående axeln X längs en framåtlänkriktning LL. Den bakåt- gående länken 15a, 15b sträcker sig framåt från bakåtlänkfäst- positionen 19a, 19b med avseende på den längsgående axeln X längs en bakåtlänkriktning TL. Såsom kan ses i Fig 4 konverge- rar bakåtlänkriktningen TL och framåtlänkriktningen LL mot en tvärlinje TR framför hjulcentret 13a, 13b åtminstone när fordonet är i ett statsikt tillstånd eller en normal designlastposition. Tvär- linjen TR är positionerad ovanför hjulcentret 13a, 13b.

[0040] Framåtlänkfästpositionen 17a, 17b är högre än bakåt- länkfästpositionen 19a, 19b såsom kan ses i Fig 4. Framåtlänk- fästpositionen 17a, 17b är också positionerad ovanför hjulcent- 10 15 20 25 30 35 15 ret 13a, 13b, medan bakåtlänkfästpositionen 19a, 19b är posi- tionerad nedanför hjulcentret 13a, 13b.

[0041] Var och en av de första och andra hjulupphängnings- anordningarna 8a, 8b innefattar en bakre fordonsfjäder 20a, 20b för att bära en del av fordonskarossens 1 vikt. Fordonsfjädern 20a, 20b bärs av eller är anordnad på ett fordonsfjäderfäste 21a, 21b. Fordonsfjäderfästet 21a, 21b är anordnat på ett av- stånd DS bakom hjulcentret 13a, 13b. Vidare är i de visade utfö- ringsformerna fordonsfjäderfästet 21a, 21b anordnat på tvärbal- ken 10.

[O042] Var och en av de första och andra hjulupphängnings- anordningarna 8a, 8b innefattar också en bakre stötdämpare 22a av vilka endast en visas. Stötdämparen 22a är i de visade utföringsformerna fastsatt vid hjulspindelhuset 11a, 11b vid en dämparfästposition 23a med hjälp av någon lämplig förbindning.

[0043] Bakhjulsupphängningen innefattar också ett lateral- länksarrangemang 24 för överförande av laterala krafter som verkar mellan fordonets kaross 1 och bakhjulsupphängningen förbunden med bakhjulen 6a, 6b. I den utföringsform som visas i Fig 3 innefattar laterallänksarrangemanget 24 ett så kallat Pan- hardstag som förbinder bakhjulsupphängningen med fordonets kaross 1 eller med en sub-ram. Fig 10 illustrerar ett annat late- rallänksarrangemang 24 som innefattar en så kallad Scott- Russel-länk som har en stång fäst vid det högra hjulspindelhu- set 11a och fordonets kaross 1 eller en sub-ram för den bakre transmissionsdifferentialen hos motor-transmissionssystemet.

Fig 11 illustrerar ett ytterligare alternativ för laterallänksarran- gemanget 24 innefattande en så kallad Watt-länk som har en svängstång fäst vid fordonets karossen 1 eller en sub-ram. En första stång är fäst vid en ände av svängstången och det högra hjulspindelhuset 11a. En andra stång är fäst vid den andra än- den av svängstången och det vänstra hjulspindelhuset 11b. 10 15 20 25 30 35 16

[0044] Tvärbalken 10 är fast eller orörligt fäst vid hjulspin- delhusen 11a, 11b hos de första och andra hjulupphängnings- anordningarna 8a, 8b. Tvärbalken 10, se Fig 7-9, har en tvär- snittsform som definierar en första centrumaxel A1 och en andra centrumaxel A2. Den första centrumaxeln A1 är vinkelrät mot den andra centrumaxeln A2. Tvärbalken 10 har en högre böjstyvhet, eller ett högre geometriskt tröghetsmoment, för en böjning runt den andra centrumaxeln A2 än för en böjning runt den första centrumaxeln A1. Såsom illustreras i Fig 7-9 lutar den första centrumaxeln A1 framåt för bildande av en spetsig vinkel oi med den vertikala axeln Z. Den spetsiga vinkeln d är större än 0 och mindre än 20°, företrädesvis mindre än 15°, och mer företrädes- vis mindre än 10°.

[0045] I de visade utföringsformerna är tvärbalken 10 ihålig eller rörformig. En sådan konfiguration resulterar i en låg vikt hos tvärbalken 10. Den variant av tvärbalken 10 som visas i Fig 7 har en rektangulär tvärsnittsform. Den variant av tvärbalken 10 som visas i Fig 8 har en hexagonal tvärsnittsform och varianten i Fig 9 har en elliptisk eller oval form. Det skall noteras att även andra tvärsnittsformer är möjliga för uppnående av kravet på en högre böjstyvhet, eller ett högre geometriskt tröghetsmoment, för en böjning runt den andra centrumaxeln A2 än för böjning runt den första centrumaxeln A1. Tvärsnittsformen eller dimen- sionerna hos tvärbalken 10 kan också variera längs den laterala axeln Y. Vidare är tvärbalken 10 i de visade utföringsformerna rak eller väsentligen rak längs den laterala axeln Y. Tvärbalken 10 kan emellertid ha andra former längs den laterala axeln Y, exempelvis kan tvärbalken 10 vara krökt eller något krökt.

[0046] Tvärbalken 10 är utformad för att medge en böjning av tvärbalken 10 som åstadkommer en utböjning hos den första hjulupphängningsanordningen 8a och den andra hjulupphäng- ningsanordningen 8b i en riktning längs den längsgående axeln X för reglering av den första respektive andra toe-vinkeln ö och i en riktning längs den vertikala axeln Z för en ändring av den för- 10 15 20 25 30 35 17 sta respektive andra cambervinkeln y. Hjulspindelhusens 11a, 11b utböjning är sådan att förändringarna Ay hos de första och andra cambervinklarna y när de första och andra hjulplanen konvergerar mot en övre punkt ovanför hjulcentret 13a, 13b hos var och en av de första och andra hjulupphängningsanordning- arna 8a, 8b är kopplade med en ändring eller en kontrollerad ändring, Aö hos de första och andra toe-vinklarna ö så att de första och andra hjulplanen konvergerar riktningsmässigt mot en bakre punkt som ligger bakom hjulcentret 13a, 13b hos var och en av de första och andra hjulupphängningsanordningarna 8a, 8b.

[0047] Tvärbalken 10 kommer således att medge en be- stämd böjning i en bestämd riktning. Böjningen kommer att änd- ra cambervinkeln y och som en konsekvens av denna ändring också att reglera toe-vinkeln ö hos bakhjulen 6a, 6b tack vare tvärbalkens 10 konfiguration och det faktum att tvärbalken 10 är fastsatt vid de första och andra hjuIupphängningsanordningarna 8a, 8b. Ändringen Ay av cambervinkeln y är således kopplad till en kontrollerad ändring Aö av toe-vinkeln ö. Såsom illustreras i Fig 5 är cambervinkeln y negativ i ett statiskt tillstånd och i en normal designlastposition. Toe-vinkeln ö är toe-in i det statiska tillståndet, exempelvis en toe-in på 0,05-0,25°, såsom en total axel-toe-in på 0,3°, eller för varje sida approximativt 0,15°.

[0048] Det finns en första relation mellan reglering Aö av den första toe-vinkeln ö och ändringen Ay av den första camber- vinkeln y, och en andra relation mellan ändringen Aö av den andra toe-vinkeln ö och ändringen Ay av den andra cambervin- keln y. Var och en av de första och andra relationerna bildar ett förhållande Aö/Ay som upprätthålls inom ett bestämt intervall när fordonet utsätts för en vertikal last och kör rakt fram. Det bestämda intervallet av förhållandet Aö/Ay är 0,01 till 0,25, före- trädesvis 0,015 till 0,1, mer företrädesvis 0,015 till 0,05, och mest företrädesvis approximativt 0,035. 10 15 20 25 30 18

[0049] Med hänvisning till Fig 12 kan ses att böjningen av tvärbalken 10 också innefattar utböjningen längs den längsgå- ende axeln X för reglering av riktningarna hos den första toe- vinkeln ö och den andra toe-vinkeln ö till att vrida sig riktnings- mässigt mot en gemensam främre punkt positionerad framför hjulcentret 13a, 13b när fordonet kör genom en kurva. l det vi- sade exemplet svänger motorfordonet åt vänster. Det vänstra bakhjulet 6b kommer att vara i toe-in och det högra bakhjulet 6a kommer att vara i toe-ut. Det absoluta vinkelvärdet av toe-in hos det vänstra bakhjulet 6b är större än det absoluta vinkelvärdet hos det högra bakhjulet 6a. Det kommer således att finnas en total axel-toe-in för bakhjulen 6a, 6b. Denna effekt åstadkoms tack vare bakhjulsupphängningens konfiguration och i synnerhet tvärbalkens 10 konfiguration, vilken under det att den är fast el- ler orörligt fäst vid hjulspindelhusen 11a, 11b medger denna böjning när laterala krafter verkar på bakhjulen 6a, 6b under körning genom en kurva. Tack vare en inbördes total axel-toe-ut för framhjulen 5a, 5b kommer den laterala verkan hos bakhjulen 6a, 6b att synkroniseras mot ett kraftcentrum CA (centre of ac- tion), eller ett momentant kraftcentrum eller momentant rota- tionscentrum som är gemensamt för bakhjulen 6a, 6b och fram- hjulen 5a, 5b när motorfordonet kör genom en kurva, vilket såle- des åstadkommer den ovan nämnda Geomteric ”lnverted Ack- ermann” såsom illustreras i Fig 12.

[0050] Föreliggande uppfinning är inte begränsad till de vi- sade utföringsformerna utan kan varieras och modifieras inom ramen för de följande kraven.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 19 Patentkrav

1. Bakhjulsupphängning utformad för ett motorfordon med en fordonskaross (1), varvid bakhjulsupphängningen definierar en längsgående axel (X) utformad att vara parallell med motorfor- donets normala framåtgående körriktning, en vertikal axel (Z) som är vinkelrät mot den längsgående axeln (X) och konfigure- rad att vara vertikal när motorfordonet är i ett normalt körtill- stånd, och en lateral axel (Y) som är vinkelrät mot den längsgå- ende axeln (X) och den vertikala axeln (Z), varvid bakhjulsupphängningen innefattar: - en första hjulupphängningsanordning (8a) utformad att bära fram en höger bakre däck-hjulenhet med ett höger bakhjul (6a) som roterar i ett första hjulplan som bildar en första toe-vinkel (ö) med avseende på den längsgående axeln (X) och en första cambervinkel (y) med avseende på den vertikala axeln (Z), - en andra hjulupphängningsanordning (8b) utformad att bära fram en vänster bakre däck-hjulenhet med ett vänster bakhjul (6b) som roterar i ett andra hjulplan som bildar en andra toe- vinkel (ö) med avseende på den längsgående axeln (X) och en andra cambervinkel (y) med avseende på den vertikala axeln (Z), och - en tvärbalk (10) som förbinder och är fastsatt i den första hjul- upphängningsanordningen (8a) och den andra hjulupphäng- ningsanordningen (8b) och sträcker sig längs den laterala axeln (Y). varvid var och en av den första och andra hjulupphängningsan- ordningen (8a, 8b) innefattar ett hjulspindelhus (11a, 11b), som är fastsatt vid varsin ände hos tvärbalken (10) och anpassat att stödja en hjul- spindel (12a, 12b), på vilken det bakre hjulet (6a, 6b) är monterbart, och som definierar ett hjulcenter (13a, 13b), en framåtgående länk (14a, 14b) anpassad till att vara för- bunden med fordonets kaross (1), och en bakåtgående länk (15a, 15b) anpassad till att vara förbunden med for- donets kaross (1), 10 15 20 25 30 35 20 kännetecknad av att tvärbalken (10) är utformad att medge en böjning för åstadkommande av en utböjning hos den första och andra hjulupphängningsanordningen (8a, 8b) i en riktning längs den längsgående axeln (X) för reglering av den första respektive andra toe-vinkeln (ö), och i en riktning längs den vertikala axeln (Z) för ändring av den första respektive andra cambervinkeln (v) så att ändringarna (Av) hos den första och andra cambervinkeln (v), när de första och andra hjulplanen konvergerar mot en övre punkt ovanför hjulcentret (13a, 13b) hos var och en av de första och andra hjulupphängningsanordningarna (8a, 8b), är förbund- na med en kontrollerad ändring (Aö) av de första och andra toe- vinklarna (ö) så att de första och andra hjulplanen konvergerar riktningsmässigt mot en bakre punkt som ligger bakom hjulcent- ret (13a, 13b) hos var och en av de första och andra hjulupp- hängningsanordningarna (8a, 8b).

2. Bakhjulsupphängning enligt krav 1, varvid en första rela- tion mellan den kontrollerade regleringen (Aö) av den första toe- vinkeln (ö) och ändringen (Av) av den första cambervinkeln (v) och en andra relation mellan regleringen (Aö) av den andra toe- vinkeln (ö) och ändringen (Av) av den andra cambervinkeln (v) bildar ett förhållande (Aö/Av) som upprätthålls inom ett bestämt intervall när fordonet är utsatt för en vertikal last och kör rakt fram.

3. Bakhjulsupphängning enligt krav 2, varvid det bestämda intervallet är 0,01 till 0,25.

4. Bakhjulsupphängning enligt något av kraven 1 till 3, varvid nämnda böjning innefattar utböjningen längs den längsgående axeln (X) för reglering av riktningarna hos den första toe-vinkeln (ö) och den andra toe-vinkeln (ö) till att vrida sig riktningsmäs- sigt mot en gemensam främre punkt positionerad framför hjul- centret (13a, 13b) när motorfordonet kör genom en kurva. 10 15 20 25 30 35 21

5. Bakhjulsupphängning enligt något av de föregående kra- ven, varvid tvärbalken (10) har en tvärsnittsform som definierar en första centrumaxel (A1) och en andra centrumaxel (A2), var- vid den första centrumaxel (A1) är vinkelrät mot den andra cent- rumaxel (A2), och varvid tvärbalken har en högre böjstyvhet för en böjning runt den andra centrumaxeln (A2) än för en böjning runt den första centrumaxeln (A1).

6. Bakhjulsupphängning enligt krav 5, varvid den första cent- rumaxeln (A1) lutar framåt för bildande av en spetsig vinkel med den vertikala axeln (Z).

7. Bakhjulsupphängning enligt något av de föregående kra- ven, varvid tvärbalken (10) är anordnad på ett avstånd (DS) från och bakom hjulcentret (13a, 13b).

8. Bakhjulsupphängning enligt något av de föregående kra- ven, varvid den framåtgående länken (14a, 14b) sträcker sig längs en framåtlänkriktning (LL) och den bakåtgående länken (15a, 15b) sträcker sig längs en bakåtlänkriktning (TL), och var- vid bakåtlänkriktningen (TL) och framåtlänkriktningen (LL) kon- vergerar mot en tvärlinje (TR) framför hjulcentret (13a, 13b) åt- minstone när fordonet är i en normal designlastposition.

9. Bakhjulsupphängning enligt krav 8, varvid tvärlinjen (TR) är positionerad ovanför hjulcentret (13a, 13b).

10. Bakhjulsupphängning enligt något av de föregående kra- ven, varvid den framåtgående länken (14a, 14b) sträcker sig bakåt från en framåtlänkfästposition (17a,17b) med avseende på den längs- gående axeln (X), den bakåtgående länken (15a, 15b) sträcker sig framåt från en bakåtlänkfästposition (19a, 19b) med avseende på den längsgå- ende axeln (X), och 10 15 20 25 22 framåtlänkfästpositionen (17a, 17b) är högre än bakåtlänkfäst- positionen (19a, 19b).

11. Bakhjulsupphängning enligt krav 10, varvid framåtlänkfäst- positionen (17a, 17b) är positionerad ovanför hjulcentret (13a, 13b) och bakåtlänkfästpositionen (19a, 19b) är positionerad ne- danför hjulcentret (13a, 13b).

12. Bakhjulsupphängning enligt något av de föregående kra- ven, varvid var och en av de första och andra hjulupphäng- ningsanordningarna (8a, 8b) innefattar en bakre fordonsfjäder (20a, 20b) för att bära en del av fordonskarossens (1) vikt och ett fordonsfjäderfäste (21a, 21b) utformat för att bära den bakre fordonsfjädern (20a, 20b), och varvid fordonsfjäderfästet (21a, 21b) är anordnat bakom hjulcentret (13a, 13b).

13. Bakhjulsupphängning enligt något av de föregående kra- ven, varvid bakhjulsupphängningen innefattar ett Iaterallänksar- rangemang (24) för upptagande av Iaterala krafter som verkar på fordonets kaross (1) och på de bakre hjulen (6a, 6b).

14. Bakhjulsupphängning enligt krav 13, varvid Iaterallänksar- rangemanget (24) innefattar något/någon av ett Panhardstag, en Scott-Russel-Iänk eller en Watt-länk.

15. Motorfordon innefattande en bakhjulsupphängning enligt något av de föregående kraven.