专利名称：用于机动车的车轮悬架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分的用于机动车的车轮悬架。
背景技术：
这种车轮悬架已经在多种已实施的结构中公开，其中，前车轮悬架和后车轮悬架通常构造得不同并且铰接在车身上或相应匹配的辅助车架上。为了改善尤其是行驶动力学要求，除了弹性运动学措施以外，越来越多地使用机械电子构件，这种机械电子构件实现车辆的水平调整，抵抗俯仰和侧倾趋势，根据行驶动力学参数校正前束值和外倾值，等等。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种根据所述类型的车轮悬架，所述车轮悬架可以在使用多个相同件的情况下用于一种车辆类型的前轮桥和后轮桥并且所述车轮悬架可以在运动学上有利地针对特定的要求进行设计。根据本发明，所述目的通过权利要求I的特征来实现。本发明的有利的扩展构型是从属权利要求的主题。根据本发明提出，辅助车架构造成对于每个车轮悬架独立的模块式车架，所述至少一个车轮引导元件间接地或优选直接地铰接在所述模块式车架上，弹性和减振系统间接地或直接地以及至少部分地即在最大程度上支撑在所述模块式车架上，并且在所述模块式车架上间接地或直接地设置有至少一个致动器，所述至少一个致动器用于操作弹性和减振系统和/或转向系统并且由此用于调整预给定的针对特定车轮的车轮引导参数和/或转向参数。所述至少一个致动器优选是机械电子构件或者说电动的伺服传动机构，借助于所述机械电子构件或伺服传动机构例如在线控转向系统中对轮迹弓I导(Spurfiihrung)和转向进行控制，由此，通过与该桥的第二车轮耦合基本上排除自转向运动；这也以有利的方式适用于车轮引导元件，所述车轮引导元件不像在各另一车辆侧的公用辅助车架中那样受到干扰力矩、侧向力等等的影响。通过转向致动器可以在前车轮悬架中同向或逆向地控制例如35度回转角度以上的转向运动并且在后车轮悬架中同向或逆向地控制例如10度回转角度以上的转向运动，其中，这种控制在反馈过程中可以通过中央电子控制装置来进行；此外，可以在不稳定的行驶状态下、在制动或加速状态下等等控制任意的转向校正。此外，独立的模块式车架可以以很小的装配投入安装到机动车中并且在总体上看比连续的接收两个车轮悬架的辅助车架在重量上更有利。在本发明的特别有利的扩展构型中，具有承载弹簧的弹性系统可配置有并联连接的并且可通过致动器改变其弹簧预紧力的调节弹簧。通过这种设计可以借助于调节弹簧在小的调节力下实现水平调节并且尤其是实现俯仰和侧倾平衡；可以取消在车轮悬架中常用的横向稳定器。模块式车架可优选通过多个被动的或主动的优选橡胶弹性的脱耦元件、尤其是橡胶-金属轴承固定在车身上，其中，脱耦元件在车辆纵向方向上构造得比在竖直方向上和在横向方向上软。由此提供车轮悬架的行驶舒适性提高的确定的纵向弹性，其中，独立的悬架排除车轮悬架的自转向。此外，模块式车架可通过两个下部的和一个上部的被动的或主动的优选橡胶弹性的脱耦元件、优选橡胶-金属轴承与车身连接，其中，脱耦元件优选基本上形成一个等腰三角形，所述等腰三角形在装配有利的布置中具有用于引导车轮悬架的车轮的稳定支撑底边。模块式车架可以以特别有利的方式这样对称地构造有车轮引导元件，使得所述模块式车架可任意地车辆上进行安装，例如在桥特征数据如车轮外倾特性相同的情况下以及在轮距值相同的情况下可以横向倒置/左右反转地(auf Umschlag)在机动车的左侧或右侧进行安装。这意味着，对于两个独立的前车轮悬架和两个独立的后车轮悬架，可以使用至 少在很大程度上统一的模块式车架，所述模块式车架具有车轮引导元件、弹性和减振系统以及带有转向致动器的引导轮迹的导臂。由于导臂没有通过常规转向传动装置进行机械连接，因此只需要在控制技术上注意，导臂例如在右后侧和在左前侧铰接在各自的车轮支架/轮毂托架的转向臂上。但是也可以在放弃一些相同件的情况下使用镜像相同的车轮支架，从而可在将具有转向致动器的导臂相应不同地设置在模块式车架上(第二镜像固定部位)时将两个导臂定位在车轮支架的转向轴线之后或之前。为了实现重量有利的并且稳定的结构，模块式车架可以构造有外部的框架和位于所述外部的框架之间的牵杆并且用轻金属以铸造方法或锻制方法制造。下部的和/或上部的车轮引导元件可以是优选在俯视图中观察对称的横向导臂，所述横向导臂的摆动轴线基本上水平地并且相对于机动车的纵向中心轴线平行地取向，其中，在横向导臂上通过球形万向节铰接车轮支架所形成的转向轴线还基本上铅垂地延伸。由此，在基本设计(结构位置)中，可以在结构构造简单的情况下在前车轮悬架和后车轮悬架上实现相同的桥特征值。此外提出，上横向导臂通过另外的电动的致动器铰接在模块式车架上并且为了可变地调整车轮外倾和/或可能情况下调整主销后倾而可调节。该措施在安装统一的车轮悬架之后可实现与前车轮悬架和后车轮悬架的不同行驶动力学要求有目的地匹配；例如在行驶通过弯道时可以通过对位于弯道外侧的后轮的外倾进行调节来提高其侧向引导。在本发明的有利的扩展构型中，弹性系统的承载弹簧通过至少一个扭杆弹簧形成并且减振系统通过旋转式减振器形成，其中，至少旋转式减振器相对于横向导臂的处于车身侧的摆动轴线同轴线地设置。由此得到一种在空间上特别紧凑的、稳固的、所述构件的重心位置低的结构。也相对于下横向导臂的摆动轴线同轴线地设置的扭杆弹簧在此可优选穿过旋转式减振器与横向导臂在传动上耦合。为了实现机动车的水平位置在行驶动力学上并且与负载相关地匹配的主动车轮悬架以及为了主动进行机动车的俯仰和侧倾平衡，至少一个另外的扭杆弹簧作为调节弹簧可作用在下横向导臂上，所述另外的扭杆弹簧的弹簧预紧力可以借助于可电动调节的旋转式致动器调节。通过相对于承载弹簧并联连接的所述另外的扭杆弹簧可以例如改变承载弹簧的负荷。所述另外的扭杆弹簧可在构造上以及在空间上特别有利地通过两个伸缩式地彼此嵌套地设置的并且串联地共同作用的扭转弹簧形成，所述扭转弹簧相互连接，一方面与旋转式致动器、另一方面与横向导臂在传动上连接，并且有利地设置或者说支承在模块式车架上。在此，在一个优选的布置结构中，在俯视图中观察，旋转式减振器和第一扭杆弹簧可设置在横向导臂的一侧，旋转式致动器和所述另外的扭杆弹簧可设置在横向导臂的另一侧。在本发明的一个作为替换方案的构型中，弹性系统可具有在一侧支撑在模块式车架上并且在另一侧支撑在车轮引导元件上的螺旋压簧。作为承载弹簧的螺旋压簧于是可以与前面所述的作为蓄能弹簧的另外的扭杆弹簧在构造上有利地组合。此外，弹性和减振系统可通过具有螺旋压簧和伸缩式减振器的减振架形成，所述减振架支撑和铰接在模块式车架的上部的悬臂上。悬臂可以直接地成形在模块式车架上。减振架可以铰接在所述的上横向导臂上，但或者优选在取消上横向导臂情况下直接地与车轮支架固定连接，减振架。最后，在机动车的车轮通过万向轴驱动的情况下，行车制动器的盘式制动器可在力流中设置在万向轴之前并且在车轮悬架外部，由此，作用在车轮支架上的制动力矩和驱动力矩直接地支撑在机动车的驱动总成上。
下面通过其它细节详细说明本发明的两个实施例。示意性附图表示图I用于机动车的车轮悬架的立体视图，所述车轮悬架具有铰接在模块式车架上的上横向导臂和下横向导臂以及具有旋转式减振器、旋转式致动器、作为承载弹簧的扭杆弹簧和转向致动器，图2根据图I的车轮悬架，为了更好地表示致动器而不带有模块式车架，图3根据图I和图2的车轮悬架的弹性和减振装置的等效线路图，图4在机动车的行驶方向上具有可统一使用的模块式车架的车轮悬架的作为替换方案的构型的视图，所述车轮悬架具有作为弹簧和减振系统的减振架，以及图5作为替换方案的车轮悬架的根据图4的箭头X的横向视图。
具体实施例方式图I和图2示出了用于机动车的车轮悬架10的两个不同的视图，所述车轮悬架可以不仅在左侧而且在右侧安装在前桥和后桥上。
车轮悬架10基本上由下横向导臂12、上横向导臂14、用于可转动地支承着的车轮18的车轮支架16和第三导臂20组成，所述导臂在一侧铰接在车轮支架16的转向臂22上。两个横向导臂12、14分别在水平地并且相对于车辆纵轴线平行地取向的摆动轴线24、26上分别通过两个支承部位28、30铰接在模块式车架32上。在车轮支架侧，横向导臂12、14通过球形万向节34、36与车轮支架16在形成铅垂的转向轴线38的情况下连接。横向导臂12、14这样构造成对称的，使得在安装具有模块式车架32的车轮悬架10时桥特征值如轮距或车轮外倾不出现任何变化。第三导臂20 (也称为转向横拉杆)在空间上在所述转向轴线38外部通过一个另外的球形万向节40铰接在转向臂22上并且在另一侧与转向致动器42(尤其参见图2)铰接连接，所述转向致动器又与模块式车架32固定地螺纹连接或直接集成在所述模块式车架中。
通过转向致动器42可电动地纵向调节第三导臂20，以便控制车轮18的转向运动或校正轮迹下横向导臂12与相对于其摆动轴线26同轴线地设置的扭杆弹簧44(仅可部分地看到)直接在传动上连接。扭杆弹簧44用作承载弹簧并且在一侧(不可看到)与机动车的车身固定连接。这种连接例如可以构造成细齿-插接齿部。扭杆弹簧44在此延伸穿过也相对于摆动轴线26同轴线地并且直接与横向导臂12相邻地设置的、用作减振器的旋转式减振器46，所述旋转式减振器的壳体与模块式车架32固定地螺纹连接并且所述旋转式减振器的转子件(不可看到)在传动上与横向导臂12固定连接。在横向导臂12的对置的侧，相对于其摆动轴线26同轴线地设置有旋转式致动器48，所述旋转式致动器的壳体也与模块式车架32固定地螺纹连接并且所述旋转式致动器的转子件(不可看到)通过仅仅以虚线表示出的第二扭杆弹簧50与下横向导臂12在传动上连接。扭杆弹簧50在此设置在横向导臂12的管形区段12a内部并且由两个伸缩式地彼此嵌套地延伸的、用例如钛制成的扭转弹簧组成，所述扭转弹簧在管形区段12a内部固定地相互连接，而所述扭转弹簧的自由端部与旋转式致动器48和横向导臂12在传动地上接。为了改变作为承载弹簧使用的第一扭杆弹簧44的弹簧刚度，通过旋转式致动器48可以改变第二扭杆弹簧50的预紧力，例如以便调节机动车的车身的水平，控制侧倾和俯仰平衡，等等。在上横向导臂14的摆动轴线24的区域中在模块式车架32上固定有另一个电动的致动器52，借助于该电动的致动器可以改变车轮18的转向轴线38，以便调整外倾和/或主销后倾。致动器52在此同时形成上横向导臂14的支承部位28。通过相应地控制致动器52，可以以未示出的方式相对于模块式车架32调节可能情况下构造成可调节的偏心轮的支承部位28。模块式车架32通过三个安装到成形的轴承衬套54中的橡胶-金属轴承(未示出)螺纹连接在机动车的车身上。橡胶-金属轴承在此形成一个等腰三角形，由此，模块式车架可以横向倒置地在竖直方向上在左侧和右侧进行安装。在此，橡胶-金属轴承54在结构上在车辆横向方向上和在竖直方向上设计得比在车辆纵向方向上硬，以便保证车轮悬架10的舒适的纵向弹性。如从图I中可看到的那样，模块式车架32构造成桁架式的，具有外部的环绕的框架32a和设置在所述框架之间的进行加固的牵杆32b。模块式车架32重量有利地作为轻金属锻制件来制造。此外，上横向导臂14的支承部位28、34、下横向导臂12的支承部位30、36和导臂20上的铰接部位36以及转向致动器42上的未详细示出的铰接部位基本上构造成非弹性的(不是有目的地构造成弹性的)，以便可通过致动器42、46、48、52实现精确的车轮引导和可精确控制的车轮姿态。横向导臂12的支承部位30也可以不构造在模块式车架32上，而是直接构造在致动器46、48中。车轮18借助于与机动车的驱动总成在传动上连接的万向轴56连接，其中，车轮18的未示出的盘式制动器在力流中定位在万向轴56之前，即直接定位在驱动总成的对应的输出部分上。在图I中示出的具有模块式车架32的车轮悬架10形成一种预装配单元，该预装配单元可以在具有四轮转向的全轮驱动机动车中安装在前桥(前车轮悬架10 )上和后桥(后车轮悬架10)上。通过对称地构造构件，左侧和右侧的实施形式可以是统一的相同件。旋转式减振器46优选构造成发电机，由此，要施加的减振功可以在再生工况中作为电能再被输送给机动车的整车电路网络。但是，旋转式减振器48也可以与此组合地或者仅仅构造成液压减振器，该液压减振器可能情况下具有用于可变地调节减振作用的电流变减振液。除了电动控制地改变第二扭杆弹簧50的预紧力以外，旋转式致动器48也可以转换作为发电机，以便在可能情况下在再生工况中作附加减振功或者说往回储存能量。图3示出了图I和图2中所示车轮悬架10的弹性和减振装置的原理线路图。功 能相同的件设置有相同的附图标记。如可看到的那样，在模块式车架32与车轮18之间并联地设置有作为承载弹簧的扭杆弹簧44和调节弹簧或者说第二扭杆弹簧50，其中，第二扭杆弹簧50的预紧力可借助于旋转式致动器48相应地叠加给第一扭杆弹簧44，以便调节机动车的水平以及平衡侧倾和俯仰。为了简化起见，弹簧44、50作为螺旋压簧示出。也并联连接的旋转式减振器46 (也简化地示出)以公知的方式用于对通过路面58的不平度以及通过车轮18的轮胎的弹性系数60激励的车身振动进行减振。如前所述，可能情况下旋转式致动器48也可以施加确定的减振作用。为了在反馈过程中调整车轮悬架10的针对特定桥的特征值如轮迹、外倾、结构位置(水平高度)，通过中央电子控制装置(未示出)相应地控制致动器48、52和转向致动器42。在此，在底盘试验台上进行基本调整，其方式是测量桥特征值和车轮姿态并且实施和存储相应的基本调整。然后，在机动车的行驶工况中，可以根据行驶动力学参数、根据负载、根据与行驶稳定性相关的标准，相应地改变和动态地和/或静态地匹配这些基本值。图4和图5示出了本发明的一个作为替换方案的实施例，对该实施例仅仅在与根据图I和图2的实施例的主要区别方面进行描述。功能相同的件设置有相同的附图标记。与前面描述的车轮悬架不同，在根据图4和图5的车轮悬架60中，弹性和减振系统通过减振架62形成，该减振架一方面与车轮支架16固定连接并且另一方面通过仅草示的减振器轴承70铰接地支撑在模块式车架64的悬臂64a上。悬臂64a直接地成形在模块式车架64上。减振架由伸缩式减振器66和作为承载弹簧起作用的螺旋压簧68组成。在侧视图(图4)中观察，车轮支架16或车轮18的转向轴线38倾斜地从下向上向内延伸，但是在横向视图(图5)中垂直地延伸，由此得到具有模块式车架64的车轮悬架60在机动车的左侧和右侧的安装。应该注意，只要没有说明，仅仅部分地示出的车轮悬架60与车轮悬架10类似地构造，即具有相应的转向致动器42并且具有类似地构造的对称的模块式车架32，所述转向致动器的引导轮迹的导臂20铰接在车轮支架16上。如前所述，在下横向导臂12上可以设置有作为调节弹簧的具有旋转式致动器48的扭杆弹簧50，以便提供具有水平调节以及俯仰和侧倾平衡的主动式车轮悬架。此外，在减振架62的所述应用中，机动车的行车制动器或盘式制动器72也可以以公知的方式设置在车轮支架16上，由此，所产生的制动力矩由减振架支撑。与根据图4和图5的车轮悬 架60的构型不同，也可以设置两个横向导臂12和14,其中，减振架62于是铰接在上横向导臂12或下横向导臂14上。转向轴线38于是与图I和图2类似地通过外部的球形万向节34、36形成并且为了调整不同的车轮外倾而可以通过致动器52相应地调节。
权利要求
1.一种车轮悬架，用于机动车，所述车轮悬架具有至少一个——优选多个——车轮引导元件、弹性和减振系统以及用于车轮的转向系统，该或所述车轮引导元件一方面间接或直接地铰接在能与机动车的车身连接的辅助车架上并且另一方面间接或直接地铰接在车轮支架上，其特征在于所述辅助车架构造成对于每个车轮悬架(10 ；60)独立的模块式车架(32 ;64)，所述至少一个车轮引导元件(12，14，20 ；62)间接或直接地铰接在所述模块式车架上，所述弹性和减振系统(44，46 ；62)至少部分地间接或直接地支撑在所述模块式车架上，并且在所述模块式车架上间接或直接地布置有至少一个致动器(42，48，52)，所述至少一个致动器用于操作所述弹性和减振系统和/或所述转向系统并且由此用于调整预给定的针对特定车轮的车轮引导参数和/或转向参数。
2.根据权利要求I所述的车轮悬架，其特征在于所述模块式车架(32；64)通过多个被动的或主动的——优选橡胶弹性的——脱耦元件、尤其是通过橡胶-金属轴承(在54处)固定在车身上，其中，所述脱耦元件(在54处)在车辆纵向方向上构造得比在竖直方向上和在横向方向上软。
3.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于所述模块式车架(32；64)通过两个下部的和一个上部的被动的或主动的优选橡胶弹性的脱耦元件(在54处)一优选橡胶-金属轴承——与车身连接，其中，所述脱耦元件(在54处)优选基本上形成一个等腰三角形。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于所述模块式车架(32；64)这样对称地构造有所述车轮引导元件(12，14 ;62)，使得所述模块式车架优选在桥特征数据相同的情况下以及在轮距值相同的情况下能任意地安装，尤其是能横向倒置地在机动车的左侧和右侧和/或在前桥侧和在后桥侧进行安装。
5.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于所述模块式车架(32；64)构造成桁架式的，具有外部的框架(32a)和位于所述外部的框架之间的牵杆(32b)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于所述模块式车架(32；64)用轻金属以铸造方法或锻制方法制造。
7.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于所述下部的车轮引导元件是在俯视图中观察优选对称的下横向导臂(12)，所述下横向导臂的摆动轴线(26)基本上水平地并且相对于机动车的纵向中心轴线平行地取向。
8.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于所述上部的车轮引导元件是在俯视图中观察优选对称的上横向导臂(14)，所述上横向导臂的摆动轴线(24)基本上水平地并且相对于机动车的纵向中心轴线平行地延伸。
9.根据权利要求7和8所述的车轮悬架，其特征在于由所述车轮支架(16)通过球形万向节(34，36)在所述横向导臂(12，14)上的铰接部所形成的转向轴线(38)基本上铅垂地延伸。
10.根据权利要求8或9所述的车轮悬架，其特征在于所述上横向导臂(14)通过电动的致动器(52)铰接在所述模块式车架(32 ;64)上并且为了可变地调整车轮引导参数、尤其是车轮外倾和/或主销后倾而可调。
11.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于在所述模块式车架(32 ;64)上设置有能借助于转向致动器(42)调节的引导轮迹的导臂(20)。
12.根据权利要求11所述的车轮悬架，其特征在于与所述引导轮迹的导臂(20)共同作用的所述转向致动器(42)集成在所述模块式车架(32 ；64)中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于所述弹性系统的承载弹簧通过至少一个扭杆弹簧(44)形成并且所述减振系统通过旋转式减振器(46)形成，其中，优选提出，至少所述旋转式减振器(46)相对于下横向导臂(12)的车身侧的摆动轴线(26)同轴线地设置。
14.根据权利要求13所述的车轮悬架，其特征在于也相对于所述下横向导臂(12)的摆动轴线同轴线地设置的扭杆弹簧(44)穿过所述旋转式减振器(46)与所述下横向导臂(12)在传动上耦合。
15.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于所述弹性和减振系统(44 ；62)具有承载弹簧(44 ;68)，所述承载弹簧配置有并联连接的并且能通过致动器(48)改变其弹簧预紧力的调节弹簧(50 )。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的车轮悬架，其特征在于至少一个另外的扭杆弹簧(50)作为调节弹簧作用在所述下横向导臂(12)上，所述另外的扭杆弹簧的弹簧预紧力能借助于能电动调节的旋转式致动器(48)来调节。
17.根据权利要求16所述的车轮悬架，其特征在于所述另外的扭杆弹簧(50)通过两个伸缩式地彼此嵌套地设置的并且串联地共同作用的扭转弹簧形成，所述扭转弹簧相互连接并且一方面与所述旋转式致动器(48)、另一方面与所述下横向导臂(12)在传动上连接。
18.根据权利要求16或17所述的车轮悬架，其特征在于在俯视图中观察，所述旋转式减振器(46)和所述第一扭杆弹簧(50)设置在所述横向导臂(12)的一侧，所述旋转式致动器(48)和所述另外的扭杆弹簧(50)设置在所述横向导臂(12)的另一侧。
19.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于所述弹性系统具有在一侧支撑在所述模块式车架(64)上并且在另一侧支撑在所述车轮引导元件(16)上的螺旋压簧(68)。
20.根据权利要求19所述的车轮悬架，其特征在于所述弹性和减振系统通过具有螺旋压簧(68)和伸缩式减振器(66)的减振架(62)形成，所述减振架支撑和铰接在所述模块式车架(64)的上部的悬臂(64a)上。
21.根据权利要求20所述的车轮悬架，其特征在于所述减振架(62)在取消所述上横向导臂(14)情况下直接地与所述车轮支架(16)固定连接。
22.根据前述权利要求中任一项所述的车轮悬架，其特征在于在机动车的车轮(18)通过万向轴(56)驱动的情况下，行车制动器的盘式制动器在力流中设置在所述万向轴(56)之前并且在所述车轮悬架(10)外部。
全文摘要
本发明涉及一种用于机动车的车轮悬架，其具有至少一个车轮引导元件，弹性和减振系统以及用于车轮的转向系统，车轮引导元件一方面铰接在可与机动车的车身连接的辅助车架上另一方面铰接在车轮支架上。为在使用相同件的情况下实现可通用的车轮悬架，所述辅助车架构造成对于每个车轮悬架(10；60)独立的模块式车架(32；64)，在模块式车架上铰接有至少一个车轮引导元件(12，14，20；62)，在模块式车架上支撑有弹性和减振系统(44，46；62)，并且在模块式车架上间接或直接地设置有至少一个致动器(42，48，52)，其用于操作弹性和减振系统和/或转向系统并且由此用于调整预给定的针对特定车轮的车轮引导参数和/或转向参数。
文档编号B60G17/02GK102639343SQ201080054085
公开日2012年8月15日 申请日期2010年10月13日 优先权日2009年10月30日
发明者A·奥力士, K-H·梅廷格尔, W·施密特 申请人:奥迪股份公司