专利名称：汽车的车轮悬架的制作方法
汽车的车轮悬架
本发明涉及按权利要求1前序部分所述的用于汽车的车轮悬架。
现如今对汽车底盘的要求越来越高。因此在更猛烈的加速和更大的 最大速度和弯道速度之下随之而来的是更高的安全要求，并且还要考虑 同样增长的舒适性要求。
由于独立车轮悬架具有相对较小的空间需求和较小的重量并且几 乎不会给车轮彼此带来影响，所以它们在汽车中大量设置。特别是，较 小的重量以及可忽略不计的对车轮彼此带来的相互影响对于地面附着 而言以及在驶过不平路面的弯道时是独立车轮悬架的重要优选特征。
例如在驶过弯道时出现的车轮外倾对于行驶稳定性以及轮胎寿命 而言扮演重要角色。靠弯道外侧的车轮具有持续的正向外倾。在已知的 车桥运动学中尝试了通过设置反向运动来对抗靠弯道外侧车轮的正向
外倾，其中使得车轮在偏斜(Einfedern)时趋向负向外倾的方向。对于 例如双横导向杆-车轮悬架而言还存有一种可能性，即，把上方的横导向 杆设置得比下方的横导向杆短。如果优选将横导向杆平面平行设置，那
导向杆中产生拉应力。这一力偶会导致在汽车车身上形成力矩，该力矩
会使得在弯道中通过离心力产生的车身倾斜(晃动)变得更为猛烈。 独立车轮悬架的尤其致使汽车晃动加剧的趋势可以通过使用将彼
此相对的车轮相互耦合的稳定器加以对抗，不过这又至少部分地埋没了
独立车轮悬架的优点。
车轮悬架必须能够最佳地引导汽车，也就是能够让汽车保持在其轨
力和力矩不会或以降低的形式传送到汽车车身上，从而降低或避免汽车 车身的晃动或俯仰。
为了降低汽车的晃动倾斜已知将横导向杆以交叉的设置方式设置。 相应地在US 6,173,978 Bl中提出了一种车轮悬架，其具有固定在轮架 上的车轮。轮架在这种设置方式中通过至少两个在轮架上彼此间隔设置 的、以彼此交叉的设置方式分布的导向杆与汽车车身连接。导向杆在空 间上的交叉可以通过导向杆在一个共同平面上的投影看出，因为这里所述的交叉并不意味着导向杆在交叉点上彼此连接。
这种车轮悬架的缺点是，构成了较短的瞬时旋转中心半径
(Momentanpolradius )。轮子的外斜以及因此的轮距变化在轮子偏斜或 弹出时非常大。此外该种方案对于汽车在不平路面上直线行驶来说具有 很大的问题，因为就此而言不得不丧失行驶安全性和舒适性。此外还可 以肯定的是，对于US 6,173,978 Bl中横导向杆的交叉设置而言，在弯 道行驶时会产生能够导致车轮悬架整体从路面升高的分力。这种重大的 安全性缺陷尤其出现在突然进行转向运动和加速的时候，显然是不能忍 的。
本发明的目的在于，提供一种用于汽车的车轮悬架，其具有交叉导 向杆的优点，而且避免了这种导向杆设置方式的缺点，尤其使得外斜变 化变小并使得汽车车身在车轮偏斜期间的晃动倾斜减轻。
该目的通过权利要求1的特征得以解决。紧接着的从属权利要求给 出了改进方案。
为了解决开头所述目的，按照本发明提出了如下内容，即， 一种用 于汽车的车轮悬架，其具有固定在轮架上的车轮，其中轮架通过至少两 个在轮架上彼此间隔设置的、以彼此交叉的设置方式延伸的导向杆与汽 车车身连接，将上述悬架如下改进，车轮悬架具有旋转导向件，其借助 至少一个耦合元件建立起第一导向杆的汽车车身侧末端与轮架和/或第 二导向杆的轮架侧末端之间的连接。
其中通过作用在车轮上的横向力产生提高行驶安全性的偏斜分量， 因为该偏斜分量针对车轮从路面的升高起反向作用。
其中，交叉的导向杆具有空间上的设置方式，该种设置方式在投影 到 一个共同的平面之后从垂直于该平面的观察方向上看呈现出交叉的 分布。
利用按照本发明的方案可以消除、至少可以很大程度地减轻汽车车 身在弯道行驶期间的晃动。那些对于具有交叉导向杆的车轮悬架来说已 知的以及开头提到的缺点，例如在行驶安全性和舒适性方面的损失，在 本发明中得以避免。提供了一种车轮悬架，其使得车轮悬架的导向杆的 汽车车身侧接点得到被动的动力学点调节(Kmematikpunktverstellung )。 依此，车轮悬架的第一导向杆的车身侧接点不直接固定在汽车车身、即 例如副车架或底盘上，而是在一个旋转导向件上，该旋转导向件就其本
身而言通过耦合元件建立起与轮架的连接。
本发明的 一 个重要优点特别在于，除了降低汽车车身的晃动倾斜之 外还彻底弃用了稳定器，稳定器通常在独立车轮悬架中用于连接两个彼 此对置的轮子侧面，以便实现如开头所述的在弯道行驶期间使得汽车车 身稳定。从而省去了一个耗资甚多的组件，这从整体上降低了按照本发 明的车轮悬架的制造成本。随着通常独立车轮悬架中所必须的稳定器的 省略，汽车的重量理所当然地明显减少并具有由此得出的优点。
通过减轻或避免车轮的外斜可以决定性地降低极限行驶状态下的 风险。此外还可以避免在直线行驶在不平街道上时通过外斜和轮距变化 带来的干扰性影响。汽车轮胎和路面之间的接触面在这种实施方式下得 以优化。这一点又改善了静摩擦并因此提高了汽车整体的安全性。
在本发明的 一种非常筒单的实施例中，旋转导向件可以是一个具有 三个接点的三角形导向件。通过使用这种三角形导向件可以避免用于连 接导向杆的费事的机构。作为耦合元件可以使用摆动支承。
在本发明的另外 一种优选改进中使用了多个耦合元件，它们共同形 成一个转向连杆。利用这种实施方式近似完全消除了车轮上的外斜变
化。从而车轮每时每刻并即使在极限状态下也能最佳地与道路表面接触 并因此提高了汽车整体的安全性。
由于转向连杆的单个耦合元件必须活动地4皮此连接，所以优选在这 里设置合适的铰链。其中在现有技术中有足够的铰链可供选择。在这里 仅仅例举了旋转铰链，例如球套铰链、旋转滑动轴承、套筒橡胶弹簧
(Huelsengummifedern )或其他弹性体轴承。所述铰链分別具有一个自 由度或两个自由度。
与在转向连杆中设有铰接式连接件的 一样，当旋转导向件也铰接地 与汽车车身连接的时候也是有意义的。这一点适于应该在汽车车身侧通 过铰链与汽车车身连接的第二导向杆。
作为用于本发明解决方案的车轮悬架的导向杆可以优选使用传统 结构的横导向杆。介绍车轮悬架是按多导向杆构造方式设置的独立车轮 悬架。
下面借助附图对本发明加以详细阐述。所展示的实施例并不局限于
所示出的变型，而是仅用来阐述按照发明的车轮悬架的一些原理。其中 相同或同种组件标有相同的附图标记。为了能够详细表明发明原理而在 附图中仅示出了大大简化的原理图，其中省略了对于发明而言并不重要 的组件、例如弹簧、减震器以及其它车轮悬架组件。不过这并不意味着
这类组件不存在于按照发明的车轮悬架中。其中
图1简单示出了未偏转的车轮悬架，其中耦合元件的轮架侧末端与
第二导向杆的轮架侧末端在一根共同的轴线上铰接；
图2简单示出了在弯道行驶期间的图1所示车轮悬架；
图3简单示出了未偏转的车轮悬架，其具有与图l和2所示结构相
比改变了设置方式的旋转导向件；
图4简单示出了未偏转的车轮悬架，其中耦合元件的轮架侧末端与
第二导向杆的轮架侧末端在不同的轴线上铰接；
图5示出在弯道行驶期间的图4所示车轮悬架；
图6简单示出未偏转的车轮悬架，其具有与图4和5所示结构相比 改变了设置方式的旋转导向件；
图7简单示出了未偏转的车轮悬架，其中，第二导向杆的轮架側末 端与耦合元件连接，并且耦合元件的轮架侧末端以及第二导向杆的轮架 侧末端在不同的轴线上铰接；
图8简单示出未偏转的车轮悬架，其具有与图7所示结构相比改变 了设置方式的旋转导向件；
图9示出的车轮悬架具有处于直线行驶期间的转向连杆，其中耦合 元件的轮架侧末端与第二导向杆的轮架侧末端在一根共同的轴线上铰
接；
图IO示出图9所示车轮悬架，其具有处于弯道行驶期间的转向连
杆；
图11简单示出未偏转的车轮悬架，其转向连杆具有与图9和io所
示结构相比改变了设置方式的旋转导向件；
图12示出的车轮悬架具有处于直线行驶期间的转向连杆，其中耦 合元件的轮架侧末端与第二导向杆的轮架侧末端在不同的轴线上铰接；
图13示出图12所示车轮悬架，其具有处于弯道行驶期间的转向连
杆；
图14简单示出未偏转的车轮悬架，其转向连杆具有与图13所示结
构相比改变了设置方式的旋转导向件；
图15简单示出未偏转的具有转向连杆的车轮悬架，其中第二导向 杆的轮架侧末端与耦合元件连接，并且耦合元件的轮架側末端以及第二 导向杆的轮架侧末端在不同的轴线上铰接；
图16简单示出未偏转的车轮悬架，其转向连杆具有与图15所示结 构相比改变了设置方式的旋转导向件。
当以下述及组件在汽车车身5上的连接都具有这样的前提，即，在 汽车车身上的固定不仅可以直接而且可以间接地实行，其中直接的固定
应当理解为安装在例如副车架上。
图1简单示出了沿汽车纵向观察的、按照本发明第一实施例的汽车 车轮悬架。该车轮悬架具有固定在轮架2上的车轮1。车轮l处于未发 生偏转的位置中，正如其例如在汽车直线驶出时所呈现的那样。在轮架 2与汽车车身5之间，两个导向杆3和4以交叉的设置方式延伸。由于 这里所示的独立车轮悬架涉及到导向杆在空间上的设置，所以在导向杆 被投影到一个假想的共同的平面上时这一交叉的设置方式更为直观。导 向杆3和4分别通过铰链11和15与轮架2连接。通过旋转导向件6和 耦合元件10实现导向杆3和4之间的耦合。旋转导向件6当前是配备 了三个接点7、 8、 9的三角形导向件。接点7、 8、 9由铰链构成，其中 第一导向杆3从其处于轮架2上部的铰链15出发伸向三角形导向件6 的铰链8。三角形导向件6通过铰链7可活动地支承在汽车车身5上。
三角形导向件6的第三铰链9通过耦合元件10与导向杆4的轮架 侧末端并与轮架2连接。在耦合元件10与导向杆4之间的连接点中存 在至少一个铰链11,其中耦合元件10以及第二导向杆4的安置也可以 通过两个处在一根共同轴线上的铰链11和11，(未示出)实施。导向 杆4的汽车车身侧末端借助铰链12安置在汽车车身5上。
耦合元件10在图示中近似竖直地定位在未校正的(ausgewinkelt) 位置中。通过图1中所示的角度可以看到耦合元件IO的安装范围，该 安装范围按照本发明也视为近似垂直并例如可以为±30° 。
因此，三角形导向件6借助耦合元件10实现在第一导向杆3的汽 车车身侧末端与第二导向杆4的轮架侧末端之间、也就是与轮架2的连 接。
图2所示的组件与之前图1所述组件相符。与图1的区别在于，在
图2中观察到的是车轮悬架的车轮1如例如在驶过弯道时呈现出的偏转 位置。可以看到，车轮l没有从地基升起。这种避免外倾的作用体现出
明显提高的舒适性和汽车安全性。从图2中还可以看到导向杆3、 4和 三角形导向件6在弯道形式时的运动是如何进行的。相应地，在图2中 通过箭头A表明了在三角形导向件6和第一横导向杆3之间的铰接点8 的运动并通过箭头B表明了第二横导向杆4的铰接点11的运动。导向 杆3的汽车车身侧末端以4交接点8沿着箭头方向A向外、也就是说向着 车轮1的方向移动，在此期间导向杆4的轮架侧末端11则进行沿图2 所示箭头B方向的上行运动。由此可以产生与迄今已知的独立车轮悬架 方案相比明显轻微的外倾。
图3简单地示出了未偏转的车轮悬架，其具有与图1和2所示结构 相比改变了设置方式的旋转导向件6。在车轮悬架的这种构成方式中， 第一导向杆3的轮架侧部分通过铰链11活动地固定在轮架2上，而第 二导向杆4的轮架侧末端在铰链15上铰接在轮架2上。在铰链11与旋 转导向件6的接点9之间具有在当前作为摆动支承构成的耦合元件10。 由三角形导向件构成的旋转导向件6通过铰链7与汽车车身5连接且通 过铰链8与第一导向杆3的汽车车身侧末端连接。第二导向杆4的汽车 车身侧末端在铰链12中具有到汽车车身5的联接。
就图1所示的车轮悬架实施例而言，耦合元件10的与第二导向杆4 的轮架侧末端的连接是在一根共同的、通过铰点ll延伸的轴线进行的， 而除此之外结构相同的图4所示车轮悬架示有这样一种结构，其中耦合 元件10通过另外的铰链13与轮架2连接并且第二导向杆4的轮架侧末 端通过铰链11与轮架2连接。耦合元件10与导向杆4的轮架侧末端在 这里没有被设置在共同的轴线上。耦合元件10在图示中近似竖直地定 位于未校正的位置中。通过图4所示的角度可以看到耦合元件10的安 装范围，该安装范围按照本发明也视为近似竖直并例如可以为±30。。
图5示出已偏转的按图4所示实施例的车轮悬架。其中通过箭头A 表明了铰点8的运动并且通过箭头B表明了铰点11的运动。
图6简单示出了未偏转的车轮悬架，其具有与图4和5所示实施例 相比改变了设置方式的旋转导向件6。其中，第一导向杆3的轮架侧部 分通过4交链11活动地固定在4仑架2上，而第二导向杆4的4仑架侧末端 在铰链15中铰接在轮架2上。在轮架2的铰链13与旋转导向件6的接
点9之间具有在当前由摆动支承构成的耦合元件10。由三角形导向件构 成的旋转导向件6通过铰链7与汽车车身5连接且通过铰链8与第一导 向杆3的汽车车身侧末端连接。第二导向杆4的汽车车身侧末端在铰链 12处具有到汽车车身5的联接。第一导向杆3的车轮側末端和耦合元件 10的轮架侧末端在该方案中在不同的轴线上与所配的铰链11或13连 接。
图7通过简单示出未偏转的车轮悬架这一方式给出了可实施的本发 明的方案的另 一 实施例，其中第二导向杆4的轮架侧末端与耦合元件10 连接并且耦合元件10的轮架側末端以及第二导向杆4的轮架侧末端在 不同的轴线上铰接。这些轴线如之前提到的那样延伸经过铰链11或13。
与此相对，图8示出了基本与图7相同构造的车轮悬架。与图7不 同的是，对于这一未偏转的车轮悬架而言，旋转导向件6关于汽车车身 5的设置方式发生了变化。
在图9中示出的是按照本发明一个特殊实施例的未偏转的车轮悬 架，在图10中示出的按照该实施例的偏转的车轮悬架。图9中的车轮 悬架依然具有车轮l，车轮1借助轮架2得以保持。笫一导向杆3和第 二导向杆4以交叉的设置方式设置在轮架2上。导向杆4的汽车车身侧 末端通过铰链12可运动地固定在汽车车身5上。导向杆3的汽车车身 侧末端具有与由三角形导向件构成的旋转导向件6的连接。导向杆3与 三角形导向件6之间的接点8由铰链构成。三角形导向件6借助铰链7 固定在汽车车身5上。在图9的展示中，在三角形导向件6的铰点9上 设置了不止一个独立的如前所述的耦合元件。在当前情况下使用了多个 耦合元件10a、 10b、 10c，它们共同形成转向连杆。转向连杆由三个独 立元件组成，它们是耦合元件10a、 10b、 10c,其中耦合元件10a、 10b、 10c彼此铰接地连接。居中的耦合元件10b通过铰接连接部14设置在汽 车车身5上。
从图10中可以一目了然地看到，即使在弯道行马史时在车轮1处也 看不到外倾。
图10示出例如在驶过弯道时出现的"偏转的"车轮的方案。车轮 完全附着地面而并没有升高。从图10中还可以看到，三角形导向件6 的铰链9通过三角形导向件6围绕铰链7的旋转沿着近似竖直的方向移 动，从而耦合元件10b围绕铰链14摆动并因此使得耦合元件10c向着
相反的方向偏移。也就是il,耦合元件10c在图10的展示中向上运动。
通过耦合元件10c在导向杆4的轮架侧末端11上或者在轮架2上的连 接可以使得通常在驶过弯道时出现在车轮1上的外斜(外倾)被完全补 偿。
图11简单示出了未偏转的车轮悬架，其转向连杆具有与图9和10 所示结构相比改变了设置方式的旋转导向件6。
图12所示车轮悬架同样设有转向连杆并处于直线行驶的状态下。 耦合元件10c的轮架侧末端与第二导向杆4的轮架侧末端在不同的轴线 上铰接。这些轴线经过铰链11或13延伸。图12可以被看作是除此之 外与图9所示车轮悬架相同构成的替代方案。就此处而言，耦合元件10c 在铰链13中与轮架2连接，而第二导向杆4的轮架侧末端在铰链11中 与轮架2耦合。耦合元件10c近似竖直地安装。不过作为偏移误差而言， 例如±30°角也是允许的。
图13示出了处于弯道行驶中的图12所示具有转向连杆的车轮悬 架。同样在这种情况下也不会出现车轮1的外倾。
图14示意示出了未偏转的车轮悬架，其转向连杆具有与图13中结 构相比改变了设置方式的旋转导向件6。
图15示出未偏转的具有转向连杆的车轮悬架，其中第二导向杆4 的4仑架侧末端与井馬合元件10c连接并且耦合元件10c的4仑架侧末端以及 第二导向杆4的轮架侧末端在经过铰链11和13延伸的不同轴线上铰接。
图16简单示出未偏转的车轮悬架，其转向连杆具有与图15中结构 相比改变了设置方式的旋转导向件6。
附图标记
1 车轮
2 轮架
3 导向杆
4 导向杆
5 汽车车身
6 旋转导向件(三角形导向件)
7 接点(铰链)
8 接点(铰链)
9 接点(铰链) 10,10a,10b，10c耦合元件
11 接点(铰链)
12 接点(铰链)
13 接点(铰链)
14 接点(铰链)
15 接点(铰链)
权利要求
1. 用于具有车轮的汽车的车轮悬架，所述车轮固定在轮架(2)上，其中轮架(2)通过第一导向杆(3)和第二导向杆(4)与汽车车身(5)连接，第一导向杆(3)和第二导向杆(4)彼此间隔地设置在轮架(2)上并以彼此交叉的设置方式分布，其特征在于，车轮悬架具有至少一个铰接地与汽车车身(5)连接的旋转导向件(6)，该旋转导向件与第一导向杆(3)的汽车车身侧末端连接并且通过至少一个耦合元件(10，10a，10b，10c)与轮架(2)和/或第二导向杆(4)的轮架侧末端连接。
2. 按权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，旋转导向件(6) 是具有三个接点(7, 8, 9)的三角形导向件。
3. 按权利要求1或2所述的车轮悬架，其特征在于，至少一个耦 合元件是摆动支承(10)。
4. 按权利要求1或2所述的车轮悬架，其特征在于，多个耦合元 件(10a, 10b， 10c)形成转向连杆。
5. 按权利要求4所述的车轮悬架，其特征在于，转向连杆的至少 一个元件(10b)具有用于与汽车车身(5)连接的铰链(14)。
6. 按权利要求4或5所述的车轮悬架，其特征在于，转向连杆的 耦合元件(10a， 10b, 10c)分别铰接地相互连接。
7. 按前述权利要求之一所述的车轮悬架，其特征在于，旋转导向 件(6)具有用于与汽车车身(5)连接的铰链(7)。
8. 按前述权利要求之一所述的车轮悬架，其特征在于，第二导向 杆(4)在汽车车身侧具有用于固定在汽车车身(5)上的铰链(12)。
9. 按前述权利要求之一所述的车轮悬架，其特征在于，导向杆(3, 4)是横导向杆。
10. 按前述权利要求之一所述的车轮悬架，其特征在于，铰链是旋 转铰链或弹性体轴承。
11. 按前述权利要求之一所述的车轮悬架，其特征在于，至少轮架 侧的耦合元件(IO, 10c)在其中性位置下近似竖直地定向，也就是说 偏角相对于竖直线最大为±30° 。
12. 按前述权利要求之一所述的车轮悬架，其特征在于，车轮悬架 是多导向杆轴的组成部分。
13. 按前述权利要求之一所述的车轮悬架，其特征在于，车轮悬架 是独立车轮悬架。
全文摘要
本发明涉及汽车的车轮悬架，其具有固定在轮架(2)上的车轮(1)，其中轮架(2)通过第一导向杆(3)和第二导向杆(4)与汽车车身(5)连接，第一导向杆(3)和第二导向杆(4)彼此间隔地设置在轮架(2)上并以彼此交叉的设置方式分布。本发明的特征在于，车轮悬架具有与汽车车身(5)铰接相连的旋转导向件(6)，旋转导向件(6)与第一导向杆(3)的汽车车身侧末端连接并且通过至少一个耦合元件(10，10a，10b，10c)与轮架(2)和/或第二导向杆(4)的轮架侧末端连接。
文档编号B60G7/02GK101378946SQ200780004383
公开日2009年3月4日 申请日期2007年1月31日 优先权日2006年2月1日
发明者F·霍伊斯勒, M·厄索伊, M·塔伯亚达 申请人:Zf腓特烈港股份公司