带有能经由偏转杆改变的车轮负荷的车辆车轮悬架的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有承载弹簧（16）的车辆车轮悬架，车身按份额地经由该承载弹簧支撑在该车轮悬架的承载臂（1）上，并且通过这种支撑而作用到所属车轮上的车轮负荷能这样改变，即在偏转杆（10）上的传动比能借助促动器（14）改变，该偏转杆设置在这种支撑的负荷路径中并且相对于车身或者轴支座可偏转地支承在该车身或者轴支座上。与包含偏转杆（10）和第一承载弹簧元件（16）的负荷路径并联地设有另一负荷路径，该另一负荷路径具有在车身与所属车轮支架起作用的第二承载弹簧元件（7）。优选在偏转杆（10）上的传动比通过移动第一承载弹簧元件（16）的或传动杆（9）支撑点（13）而能在宽的范围上这样改变，即该支撑点（13）能移动到靠近偏转杆（10）在车身或轴支座（6）上的支承部位的周围，所述传动杆以其另一端部支撑在车轮悬架的承载臂上。
【专利说明】带有能经由偏转杆改变的车轮负荷的车辆车轮悬架
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有承载弹簧的车辆车轮悬架，车身按份额地经由该承载弹簧支撑在该车轮悬架的承载臂上，通过这种支撑而作用到所属车轮上的车轮负荷能这样改变，即在偏转杆上的传动比能借助促动器改变，该偏转杆设置在这种支撑的负荷路径中并且相对于车身或轴支座可偏转地支承在该车身或者轴支座上。关于现有技术，除了 EP1750956B1以外，特别是参见DE19923343B4。
【背景技术】
[0002]在最后提及的文献中，该文献被引用以形成本独立权利要求的前序部分，其描述了 一种有利的措施用来可变地调节车身与经由车轮悬架引导的车轮的车轮中心点之间的距离。依此经由可偏转地支承在车身上的偏转杆进行车轮行程与车轮悬架的减振元件和/或弹簧元件的行程之间的转移，其中，通过该偏转杆围绕其偏转轴线的位置改变可实现上述距离的可变调节并且为了可调节偏转杆与减振元件和/或弹簧元件之间的传动比而设有本身借助促动器可偏转的中间件。已经由于该中间件，该已知的结构装置是比较耗费的。
[0003]在开头第一个提及的文献中描述了类似的措施用来改变承载弹簧一减震器组件的所谓的关系特性，其中，代替在前一段中提到的偏转杆，设有曲柄装置。在这种装置中有利的是，在所述曲柄装置中设置用来改变传动比的促动器的工作方向近似垂直于承载弹簧-减震器组件的力作用方向，使得由该促动器为改变传动比而要施加的作用力是比较低的。但是，该曲柄装置一方面也是比较耗费的并且另一方面与在前一段中提到的偏转杆装置一样必须设计为吸收高作用力、亦即在相应车轮悬架上最大可能的车轮负荷(=车轮支承力)。这要求比较坚固的和因此耗费且沉重的结构，这原则上是不利的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出上述问题的补救措施。该目的的解决方案是按照权利要求1前序部分的车辆车轮悬架，其特征在于，在该独立悬架上与包含偏转杆和第一承载弹簧元件的负荷路径并联地设有另一负荷路径，该另一负荷路径具有在车身与所属车轮之间起作用的第二承载弹簧元件。有利的设计构造和扩展方案是从属权利要求的内容。
[0005]按照本发明，在相应车轮上存在的车轮支承力或者说车轮负荷的仅仅一部分经由能够实现可改变传动比的装置引导，该装置由于简单的结构现在如原理上已知的那样按照偏转杆的形式构造。在此要明确指出，偏转杆的概念要广义地理解。该概念应理解为任意的如下装置:经由该装置能使力路径或负荷路径的作用线偏转并且在该装置上如在独立权利要求前序部分中作为必要特征指出的那样可改变(该偏转杆的)传动比。对于未经由这样的偏转杆引导的车轮负荷部分，按照本发明设有另一负荷路径，在该另一负荷路径中如在引导经过偏转杆的负荷路径中那样设有承载弹簧元件。因此，在按本发明的车轮悬架上设置(至少)两个彼此并联的承载弹簧元件。显而易见的是，借此在相应负荷路径中和特别是在包含偏转杆的负荷路径中要传递的力可以被减小。通过按照数量减小的力，也能够实现较容易和较简单地设计包含偏转杆的负荷路径。
[0006]当作用于偏转杆的第一承载弹簧元件是近似水平定向的螺旋弹簧时，该螺旋弹簧可以优选沿着车辆横向设置在一个在通常为双轮辙的机动车、特别是轿车中还有一些的自由的结构空间中。特别有利地可以是，左侧和右侧的车辆车轮悬架的引导经由各自偏转杆的负荷路径相互支撑。对于这种结构装置，然后可以与在相互支撑的负荷路径中通常的稳定器情况下相比更简单地设有支撑在车身或轴支座上的且如通常那样构造的减震器，由此也可以简单地实现车身摆动振动的简单衰减。该减震器优选适配于车身的摆动振动固有频率。
[0007]与此相关要指出，通过按本发明的在双轮辙车辆中带有可变车轮负荷的车轮悬架，在车辆转弯行驶时能够控制对相应车轮负荷产生影响的促动器，用来使偏转杆在轴线上偏转，使得限制车身的摆振角。由此也可以在该轴线上取消否则设有的(横向)稳定器并且按本发明的结构装置可以占据其结构空间。如果在例如通过合适的杆实施的相互支撑中设有作用于该杆上的用于衰减摆动振动的减震器，则可以例如设有合适的止挡，这些止挡限制所述杆的移动位移，以便通过合适地控制一个或多个促动器而不会过分损伤摆振角减小的可能性。但是当然，也可以在没有车辆左侧和右侧的包含偏转杆的负荷路径的相互支撑情况下在相应的负荷路径中除了承载弹簧元件外还设有减震器。由此能够不仅实现所期望的车轮负荷影响和由此也实现车身的水平调节，而且由此可以在车辆中载重量改变的情况下也实现较高的车轮相关的减震器作用力，从而也实现与负荷相关的振动衰减。
[0008]与此相关简短地说明具有独立权利要求前序部分特征的车轮悬挂的基本优点。特别是高级车辆今天还使用复杂的系统，以便按照所期望的方式影响车轮负荷。例如用于水平调节的空气悬架、用于降低摆振角的主动式侧倾稳定器，以及按照顶级模式全承载的主动行驶机构，直至与立体摄像机耦联，以便可以对障碍物有预见性地起反应和相应地匹配车轮负荷。对于这种系统所需要的基础结构对车辆组件有显著负面的影响，其重量和制造成本与显著的能量需求相联系，能量消耗又对车辆的燃油消耗和废气排放有负面作用。对于这些通常的车轮负荷影响系统所需要的调节能量是高的，因为相应的促动器不仅在主动式侧倾稳定情况中而且在全承载的主动式行驶机构情况中都沿着负荷路径的方向起作用并且调节力因此处于稳定的车轮负荷水平上。在空气悬架情况下不利地影响压缩机、空气干燥机和蓄压器的花费。
[0009]与此相对，按照本发明的车轮悬挂可以显著更有利地设计，此时在传动比改变时促动器的工作方向与设置在包含偏转杆的负荷路径中的第一承载弹簧元件的力作用方向夹成一个在70°至110°数量级的角度。亦即促动器的调整方向选择为不是沿着负荷路径的方向而是与其垂直，忽略摩擦效应外，该促动器实际上不必做调整功。
[0010]按本发明的车轮悬架的另一优选的扩展方案的特征在于，在偏转杆上的传动比通过移动第一承载弹簧元件的或传动杆的支撑点而这样在宽的范围上可改变，即该支撑点可移动到靠近偏转杆在车身或轴支座上的支承部位的周围，该传动杆以其另一端支撑在车轮悬架的承载臂上。亦即当所述的负荷路径通过所述支撑点的相应定位而将会精确延伸通过偏转杆的上述支承部位，则会得到零传动比并且车轮悬架不通过该负荷路径受到影响。如果与此相反所述的支撑点与偏转杆的支承部位离开得远，则可完全出现，车轮负荷的支撑绝大部分是由第一承载弹簧元件而较少部分是由第二承载弹簧元件承担，该第二承载弹簧元件设置在不包含偏转杆的另一负荷路径中。在这两个极端位置之间实际上可以有任意的中间部位，特别是当第一承载弹簧元件或传动杆的上述支撑点沿着导向滑槽可移动并且除了该导向滑槽外促动器设有用来移动该支撑点的合适的传动机构时。这些可能性几乎直至最大程度地充分利用，上述的支撑点设置可以移动到这种程度，即负荷路径经由该偏转杆可以在偏转杆在车身或轴支座上的支承部位的两侧延伸。借此可以说在偏转杆上可调节负传动比并且可以根据承载弹簧元件的设计在极端情况下使相应的车轮完全卸载或者甚至最小地从地面升起。由此将可以例如在故障情况下没有千斤顶的辅助而特别简单地实施换胎。同样，与所谓的预览功能(例如利用立体摄像机)相结合可设想，相应的车轮负荷在驶过已知的障碍之前有针对性地被降低。
[0011]促动器可以实施为电动机，该电动机带有连接在下游的自锁的丝杆，由此可以排除例如在由环境引起的车轮负荷波动作用下在偏转杆上的传动比的变化。此外有利的是，假如按照本发明的车轮悬架设置在转向车轮上，则上述传动杆的力作用线在车轮悬架的承载臂与偏转杆之间至少近似与转向车轮的转向轴线相交。由此实际上可以排除，由于通过传动比的改变在偏转杆上引起的所期望的车轮负荷的变化导致车轮的(微小的)转向运动。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面借助实施例进一步阐述本发明，其中:图1示出轿车的左侧前轮悬架的透视图，图2示出从前面观察的相应视图，图3示出其俯视图。
【具体实施方式】
[0013]用附图标记I标识轿车的当前作为双横导杆轴实施的前轴的车轮支架，在该车轮支架上在区域Ia中设有用于未示出车轮的承接法兰，该车轮可转动地支承在该承接法兰上。该车轮支架I如通常那样通过一个上面的三角形导杆3和两个下面的导杆以及由一个转向横拉杆5引导，其中出于清晰原因只示出这两个下面导杆之中的一个横导杆4。用附图标记6标识轴支座，如可见那样还有该横导杆4铰接在该轴支座上。一个设计为螺旋压簧的承载弹簧元件7与相配的减振元件8一起支撑在下面的横导杆4上。未示出的车身按份额地、亦即以其分配于左前轮的份额支撑在由该承载弹簧元件7和减振元件8构成的在这里所谓的弹簧减振腿的上端部上。
[0014]在车轮支架I的上端部区域中按照摆动支承的类型铰接有一个传动杆9，其另一端部相应地在一个铰接点IOa中与一个偏转杆10铰接连接，其中，该偏转杆10经由轴支座6上的一个支承部位11围绕一条近似沿着车辆纵向轴线方向延伸的轴线可偏转。在该偏转杆10中设有一个在这里基本上沿着竖直方向延伸的导向滑槽12,在该导向滑槽中一个可移位的支撑元件13借助促动器14可移动地引导。在该支撑元件13上固定有一个近似水平地沿着车辆横向延伸的并且具有弹簧座圈15a的支撑杆15。一个当前构成为螺旋拉簧的承载弹簧元件16以其两端中的一端固定在该弹簧座圈15a上，该承载弹簧元件16以其另一端支撑或固定在一个中心支撑杆17的弹簧座圈17a上，该中心支撑杆被引导通过一个对该中心支撑杆17或者说其移动运动沿着杆纵向其衰减作用的减震器。在该减震器18的附图未示出的另一侧面上镜像对称地设有相同的元件，从而车辆左前轮的该附图示出的传动杆9支撑在同样未示出的车辆右前轮的相应未示出的传动杆上。承载弹簧元件16和其右侧车轮悬架的对应件中间设置到这种相互的支撑中。
[0015]如可见的那样，车身按份额地支撑在附图示出的车轮悬架上，这经由两个负荷路径进行。第一负荷路径通过从车轮支架I出发的传动杆9与接着的偏转杆10以及此外被称为第一承载弹簧元件(16)的承载弹簧元件16构成，其中，在【专利附图】
【附图说明】前面的阐述中提到的车轮悬架承载臂现在通过车轮支架I构成。并联于第一负荷路径的第二负荷路径通过此外被称为第二承载弹簧元件(17)的承载弹簧元件7构成。
[0016]当在第一负荷路径中借助促动器14移动支撑元件13时一该支撑元件形成第一承载弹簧元件16的支撑点，作用于车轮或车轮承接法兰2上的使车轮支撑在路面上的所谓的车轮负荷由此在其它方面不改变的边界条件下必然发生变化，伴随着全部的与此相关的和已知的优点和效果。在此通过按照图1?3的偏转杆10的设计构造，该偏转杆10的传动比可以只是在大于O直至I的数值范围内变化。假如偏转杆10中的导向滑槽12在附图中向上超过支承部位11，亦即在该部位旁边经过还继续背离行车道向上延长，则由此甚至可能构成负传动比直至例如约-0.5的数量级。通过促动器14如可见的那样设置在导向滑槽12的旁边并且为此例如构成为带有连接在下游的丝杆传动机构的电动机，借助该促动器14和合适的导向滑槽12可以把支撑元件13这样定位成，使得负荷路径在偏转杆13中从传动杆9的铰接点IOa不仅延伸通过偏转杆10的支承部位11至支撑元件13，而且可以把支撑元件13在导向滑槽12中这样定位成，使得所述的负荷路径可以在偏转杆10的所述的支承部位11的两侧延伸。
[0017]附图示出的车轮悬架的另一优点、亦即沿着导向滑槽12的纵向延伸的促动器14工作方向在传动比改变时与在包含偏转杆10的负荷路径中设置的第一承载弹簧元件16的力作用方向夹成一个在数量级70°至110°的角度，该力作用方向沿着支撑杆15延伸，这个优点已经在【专利附图】
【附图说明】之前阐述。此外，用于通过改变第一负荷路径中的传动比来改变车轮负荷的该结构装置的特征在于极其简单的结构与少的构件。此外要指出，第一承载弹簧元件16现在虽然实施为拉簧，但是通过偏转杆10和/或其支承部位11的另一种结构设置也可以采用压簧。在此，如果使用这种具有渐进性(非线性)弹簧特性的弹簧，可以使得要由促动器14施加的调节位移较小。
[0018]当然，可以与上述阐述和附图所示完全不同地构造许多细节、特别是结构方式，而不偏离权利要求书的内容。例如，第一承载弹簧元件16可以在第一负荷路径中中间连接减振元件地或者没有中间连接减振元件而直接地支撑在车身上或者在轴支座6上。但是当如在当前结构中那样在第一负荷路径中该支撑相对于另一车辆侧面进行时，则设置优选线性的减振机构如在这里经由类似于液压转向机构减震器构成的减震器18那样是特别有利的。在相互的左/右弹性跳动时该减震器起作用和由此衰减车身的摆动运动；对于相同方向的左/右弹性跳动，减震器18保持静止并不发挥减振力。由此有另一个独立的调整参数可供使用，其中，可能的减震器位移优选通过合适地(例如在减震器18的外壳内部)设置的止挡加以限制。
[0019]现在，在这里在双横导杆前轴上利用不再需要的、在未设有当前第一负荷路径时存在的主动式侧倾稳定器的结构空间，以便安置该第一负荷路径。保留常规的弹簧减震器腿，其形式为第二承载弹簧元件7和所属的减震器元件8，并且车轮负荷在结构位置中由弹簧减震器腿或者说第二承载弹簧元件7和第一承载弹簧元件16近似按相同份额支撑。由此，参与的各构件的力水平是一目了然地低的。如果然后经由促动器14使支撑元件13和由此使支撑杆15的支撑点移动，这样偏转杆10的传动比和由此还有第一承载弹簧元件16关于车轮支承点的传动比发生改变。结果是车身相对于车轮或者相对于车轮支架I的弹入或弹出运动。如果促动器14又移回到初始位置中，则车身重新弹回到结构位置中。可以在车辆左侧和右侧同向地利用这种效应，以便改变车身的高度水平，例如用于上下车，作为载荷平衡，或者用于高速时的下降；或者反向地利用这种效应，以便在车辆转弯行驶时降低摆振角。与摄像机相结合也能够实现在障碍物时的预见性的车轮负荷影响。与在空气悬架中类似，在此振动数随着车轮负荷的增加亦即在加载时保持为近似恒定的。总体上建议关于结构空间需求方面优化的结构设置，用来在具有高度水平调节可能性情况下影响车轮负荷、用来降低摆振角、用来降低摆振角速度，在与摄像机相结合的情况下用来在驶过障碍时优化车轮负荷，其有利地特点在于最小化的能量需求，因为如所阐述的那样促动器14在支撑元件13调节时实际上只必须克服摩擦力。
【权利要求】
1.具有承载弹簧(7、16)的车辆车轮悬架，车身经由该承载弹簧按份额地支撑在该车轮悬架的承载臂(I)上，并且通过这种支撑而作用到所属车轮上的车轮负荷能这样改变，即在偏转杆(10)上的传动比能借助促动器(14)改变，该偏转杆设置在这种支撑的负荷路径中并且相对于车身或者轴支座可偏转地支承在该车身或者轴支座(6)上，其特征在于，在该独立悬架上，与包含偏转杆(10)和第一承载弹簧元件(16)的负荷路径并联地设有另一负荷路径，该另一负荷路径具有在车身与所属车轮之间起作用的第二承载弹簧元件(7)。
2.按照权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，作用于偏转杆(10)上的第一承载弹簧元件(16)是近似水平定向的螺旋弹簧。
3.按照权利要求1或2所述的车轮悬架，其特征在于，在传动比改变时促动器(14)的工作方向与第一承载弹簧元件(16)的力作用方向夹成一个在70°至110°数量级的角度。
4.按照上述权利要求之一所述的车轮悬架，其特征在于，在偏转杆(10)上的传动比通过移动第一承载弹簧元件(16)的或传动杆(9)支撑点(13)而能在宽的范围上这样改变，SP该支撑点(13)能移动到靠近偏转杆(10)在车身或轴支座(6)上的支承部位(11)的周围，所述传动杆以其另一端部支撑在车轮悬架的承载臂上。
5.按照权利要求4所述的车轮悬架，其特征在于，所述第一承载弹簧元件(16)的或传动杆(9)的支撑点(13)能沿着导向滑槽(12)移动，并且除了导向滑槽(14)，促动器(14)设有用来移动该支撑点(13)的合适的传动机构。
6.按照权利要求4或5所述的车轮悬架，其特征在于，所述支撑点(13)能这样移动，即负荷路径能经由该偏转杆(10)在偏转杆(10)在车身或轴支座(6)上的支承部位(11)的两侧延伸。
7.按照上述权利要求之一所述的双轮辙车辆的车轮悬架，其特征在于，左侧和右侧的车辆车轮悬架的引导经过各自偏转杆(10)的负荷路径相互支撑。
8.按照权利要求7所述的车轮悬架，其特征在于，在相互支撑的负荷路径中设有支撑在车身或轴支座(6)上的减震器(18)，优选具有限制减震器位移的止挡。
9.按照上述权利要求之一所述的车轮悬架，其特征在于，促动器(14)实施为电动机，该电动机带有连接在下游的自锁的丝杆。
10.按照上述权利要求之一所述的车轮悬架，其特征在于，传动杆(9)的力作用线至少近似与转向车轮的转向轴线相交。
【文档编号】B60G17/02GK103781643SQ201280043062
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年8月1日 优先权日:2011年9月5日
【发明者】L·泽塔勒尔, H·肖尔茨 申请人:宝马股份公司