可操縱的組合拉桿軸的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于機動車車輪懸架的組合拉桿軸。該組合拉桿軸包括可扭曲的橫向型材（1）并且在橫向型材（1）的每一端具有一個與橫向型材（1）連接的縱拉桿（2、3）。在此，每個縱拉桿（2、3）裝有可繞轉向軸線（10、11）擺動的輪架（8、9），其中輪架（8、9）通過球窩節（12、13）借助轉向橫拉桿（14）相互連接，而且與用于產生輪架繞其各自轉向軸線（10、11）的轉向運動的致動器裝置（15）聯接。組合拉桿軸的特征是具有作用在轉向橫拉桿（14）上的運動學耦聯機構（17），其中，該耦聯機構（17）設立用于確定轉向橫拉桿（14）的旋轉運動自由度（18）。利用本發明提供一種組合拉桿軸，其中，該轉向橫拉桿和致動器裝置就盡量減小輪距差角或非對稱的向內彈動性能而言在所有工作條件下保持最佳的運動學確定。
【專利說明】可操縱的組合拉桿軸
【技術領域】
[0001]本發明涉及根據權利要求1的前序部分的、用于機動車的車輪懸架的組合拉桿軸。
【背景技術】
[0002]根據開始所述的組合拉桿軸既有縱拉桿的特點，也有傳統的剛性軸的特點。通常，它們結構簡單且基本由兩根抗扭抗彎的縱梁構成，這兩根縱梁通過也抗彎但抗扭性弱的橫梁相連。通過抗扭性弱的橫梁的實施方式實現了承載車輪的縱拉桿的相互交錯。同時組合拉桿軸的橫梁擔負起車輛晃動穩定裝置的任務。組合拉桿軸總體實現了良好的直線滑行，這是如此保證的:兩根縱梁在縱向上剛性引導其輪。縱拉桿在與橫梁同側向內彈動和向外彈動時像水平擺一樣圍繞車輛底板上的鉸接點擺動，因而輪距僅改變很小。當交替向內彈動時，橫梁扭轉并且使兩輪之間的高度差平衡。
[0003]組合拉桿軸適合作為用于車輛后軸的低成本解決方案，因為該組合拉桿軸基本只由具有兩個橡膠軸承的焊接組件構成。這種軸還能簡單安裝且以省空間的方式布置在機動車上，因而乃至緊湊級的許多轎車都采用這種軸。
[0004]但在組合拉桿軸行駛運動學中已知存在限制，尤其是由設計理念決定而不利的側向力支撐引起的限制，結果造成側向力轉向過度的趨勢且難以與振動脫離。根據開始所述的組合拉桿軸針對機動車而言由DE102008002639A1所公開。該組合拉桿軸具有橫梁，橫梁抗扭性弱地通過縱梁將機動車后輪的向內彈動相互耦聯。橫梁端側在每一車輛側與一個縱拉桿連接，在縱拉桿上分別固定有一個車輪。現有技術中，輪架用于容納各車輪并用于縱拉桿和車輪之間的連接，輪架利用與縱拉桿的可擺動連接允許各車輪的轉向運動。致動器裝置用于產生相應的轉向運動，該致動器裝置通過轉向橫拉桿與輪架連接。
[0005]因此，由該文獻所公開的組合拉桿軸允許主動影響后輪的輪距角(Spurwinkel)，以便通過此方式尤其改善組合拉桿軸的行駛動態。但在由該文獻所公開的組合拉桿軸中，根據轉向橫拉桿的定位和鉸接而可能出現由轉向橫拉桿和致動器裝置組成的總成的運動學限定不足，這與組合拉桿軸的(或許是單側的)向內彈動相關地尤其可能導致輪距角差，即，導致與被轉向的后輪的轉向回轉相關的缺陷。
【發明內容】
[0006]鑒于此背景，本發明的目的是提供一種組合拉桿軸，其中，轉向橫拉桿和致動器裝置具有就使輪距角差最小化而言被優化的運動學設計。
[0007]該目的將通過具有權利要求1的特征的組合拉桿軸來實現。優選實施方式是從屬權利要求的主旨。
[0008]本發明涉及用于機動車的車輪懸架的組合拉桿軸，其中該組合拉桿軸具有可扭曲的橫向型材并且在橫向型材兩端中的每一端分別具有一個與該橫向型材相連的縱拉桿。橫向型材也被稱為橫梁并且其橫截面可以具有倒圓的形狀，或角狀的U形或V形形狀，或組合形狀。該橫向型材也可以由所述形狀的組合構成，并且不僅可以單件式構成，而且可以多件式構成。該橫向型材能以沖壓件的形式、例如由管子制成，或者以內高壓成型構件形式制成。每個縱拉桿承載有可繞轉向軸線擺動的輪架，其中該輪架借助轉向橫拉桿通過球窩節相互連接，以及與致動器裝置相聯。由此得到可以依靠致動器產生該輪架和進而可與輪架連接的車輪的轉向運動。
[0009]通過本發明進一步改進根據開始所述的組合拉桿軸，運動學的耦聯機構作用于轉向橫拉桿上，其中，該耦聯機構設立用于限制該轉向橫拉桿的旋轉運動自由度。
[0010]如果以上或隨后提到車輛，則由此不僅是指配備有驅動裝置的機動車，也是指未被驅動的車輛例如其上設有組合拉桿軸的掛車。術語“轉向橫拉桿的旋轉運動自由度”在本發明意義上是指圍繞由兩個球窩節限定的軸線的旋轉，轉向橫拉桿通過所述球窩節通常與輪架相連。如果該轉向橫拉桿不是彎曲地而是像管那樣筆直地實施，則該旋轉指的是轉向橫拉桿圍繞其縱軸線的旋轉。
[0011]在根據本發明的組合拉桿軸中，根據運動學耦聯機構，該轉向橫拉桿的旋轉運動自由度受到限制或阻礙。在沒有該耦聯機構的情況下，根據開始所述的組合拉桿軸的轉向橫拉桿因為其一般通過球窩節與輪架連接而具有旋轉自由度，并且可圍繞由球窩節限定的軸線轉動或圍繞其擺動。就是說，根據開始所述的組合拉桿軸的轉向橫拉桿和作用于轉向橫拉桿的致動器裝置均可能具有運動學限定不足。這可能如前所述例如但不是唯一地在組合拉桿軸單側向內彈動時，造成不希望有的工作狀態，尤其是輪距誤差或輪距差角。
[0012]因為根據本發明通過耦聯機構實現了運動學關聯，故該轉向橫拉桿的旋轉運動自由度通過該耦聯機構與轉向橫拉桿在輪架上的呈球窩節形式的其它固定點的共同作用而受到限制。因此，轉向橫拉桿無法再圍繞其縱軸線或圍繞由輪架的兩個球窩節限定的軸線自由旋轉或擺動，由此有利地得到了該轉向橫拉桿的運動學確定的位置。
[0013]因此，轉向橫拉桿只能還進行近似橫向于行駛方向或近似平行于組合拉桿軸的橫向型材的、預定的基本上平移的運動。因而，通過轉向橫拉桿將該致動器裝置的操縱行程傳遞給輪架，由此又得到期望的輪架或者說車輪的轉向回轉。
[0014]由于該轉向橫拉桿和進而聯接至轉向橫拉桿的致動器裝置的自由度因此受到限制，故得到了針對由致動器裝置、轉向橫拉桿和輪架構成的后輪控制或轉向而言的更可靠的工作狀態。由此避免了輪距誤差或輪距差角或者說使輪距誤差或輪距差角最小化，尤其在組合拉桿軸單側向內彈動時。
[0015]首先，與耦聯機構固定在哪里和如何固定無關地來實現本發明，只要存在對該轉向橫拉桿的旋轉運動自由度的限制。根據本發明的一個優選實施方式，該耦聯機構固定在組合拉桿軸的橫向型材上。通過此方式，得到耦聯機構以省空間的方式安裝在組合拉桿軸上，并且該轉向橫拉桿可以跟隨組合拉桿軸的向內彈動，由此盡量減小或抑制在反向向內彈動時的輪距差角。
[0016]另外，優選如此實現對轉向橫拉桿的旋轉運動自由度的限制，該轉向橫拉桿的耦聯機構的走向近似平行于車輛豎軸且尤其平行于車輛豎軸。但可替換地，耦聯機構的安裝也可以沿與轉向橫拉桿的旋轉軸線相切的方向來實現。因而，例如也可以實現近似平行于車輛縱軸線或平行于車輛縱軸線的安裝。
[0017]表述“沿與轉向橫拉桿的旋轉軸線相切的方向”在本發明意義上是指這樣的方向，在轉向橫拉桿圍繞由輪架的球窩節所限定的縱軸線的假想的旋轉運動中在耦聯機構作用于轉向橫拉桿的作用點上出現的方向。換句話說，如果轉向橫拉桿沿豎向或者說車輛豎軸或者說沿所述方向在耦聯機構作用于轉向橫拉桿的作用點處鉸接，則由此實現了對轉向橫拉桿的旋轉運動自由度的限制。
[0018]根據本發明的一個優選實施方式，該耦聯機構包括擺動支座。在此，該擺動支座就轉向橫拉桿的旋轉自由度而言在運動學上將組合拉桿軸的橫向型材與轉向橫拉桿相互關聯。呈擺動支座形式的耦聯機構的設計可以低成本地實現，要求較少結構空間，并且還能減振實施，例如通過使用彈性體軸承用于擺動支座。優選該擺動支座的縱軸線的走向近似平行于或平行于車輛豎軸，或者平行于與轉向橫拉桿旋轉軸線相切的方向。通過此方式，該轉向橫拉桿可以在旋轉方面得到有效支撐，因為轉向橫拉桿(在無擺動支座情況下)的剩余自由度的走向通過此方式與擺動支座的縱軸線重合。同時，保持獲得轉向運動傳遞所需要的轉向橫拉桿的平移運動自由度。
[0019]本發明的另一個優選實施方式規定，擺動支座在轉向橫拉桿上的作用大致在轉向橫拉桿的中央，尤其在轉向橫拉桿的中央進行。在此，優選該擺動支座的在轉向橫拉桿側的鉸鏈布置在組合拉桿軸的橫向型材的剪力中心點處。.[0020]該橫向型材的剪力中心點是橫向型材上的這樣的假想點，在該假想點上單側向內彈動的瞬時軸線近似接觸或相交于橫向型材。因為在組合拉桿軸的單側向內彈動時組合拉桿軸(因橫向型材扭曲)的運動類似于傾斜轉向軸線的運動，并且出現向內彈動的瞬時軸線，該瞬時軸線延伸經過向內彈動的縱拉桿的各自軸承以及經過橫向型材的假想剪力中心點。
[0021 ] 換句話說，隨該實施方式而來的是，在向內彈動時的橫向型材的剪力中心點也像根據該實施方式設于那里的擺動支座作用點那樣沒有經歷或最多經歷了在向內彈動方向上的很輕微的運動。這也(整體而言擺動支座的作用點居中布置在橫向型材或轉向橫拉桿上)有利于輪距差角的最小化以及輪架轉向角與理論值偏差的最小化。
[0022]首先與致動器如何連接至組合拉桿軸的轉向橫拉桿無關地實現本發明。就單側向內彈動時的輪距差角的最小化或者說任何非對稱性能的消除而言，根據本發明的另一個實施方式規定，該致動器和轉向橫拉桿之間的連接利用在車輛橫向上居中設于轉向橫拉桿上的鉸鏈實現。
[0023]為了平衡組合拉桿軸的相互對應的構件之間的相對運動，尤其為了減振，還有利的是，在致動器和轉向橫拉桿之間的鉸接連接具備兩個自由度，其中鉸接因而優選是球窩節、套筒聯軸節或者彈性體軸承，其允許轉動運動并且在有限范圍內也允許萬向偏轉。尤其在使用彈性體軸承時，不僅實現了舒適性改善，而且實現零部件的易磨損性降低，進而實現了可操縱的組合拉桿軸整體的使用壽命的延長。
[0024]本發明的另一個有利的解決方案構想在于，致動器是電動的、液壓式的或氣動式的執行機構，這取決于機動車內存在哪種輔助能量或者能以簡單方式被用作致動器的驅動裝置，從而可盡量避免附加的結構成本或構建成本。在考慮所述邊界條件的情況下，根據此實施方式的致動器可以最佳地集成到系統中。
[0025]此外，致動器優選安裝在縱拉桿其中之一上。這有以下優點，在縱拉桿上分別有該組合拉桿軸的一個高穩定性區域。尤其在那里幾乎不用擔心會由組合拉桿軸的衰減或變形對致動器工作方式造成影響，由此，組合拉桿軸通過此方式能無干擾地發揮作用。致動器的安裝在此與之前一樣在一定限度內可變，從而可以實現與存在于車輛中的結構空間的適應匹配。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]以下將結合僅表示一個實施例的附圖來詳述本發明。在此，唯一的附圖示出了:
[0027]圖1是本發明一個實施方式的可操縱的組合拉桿軸的立體圖。
[0028]附圖標記列表
[0029]I橫向型材；
[0030]2、3 縱拉桿；
[0031]4、5 彈性體軸承；
[0032]6、7 彈黃座；
[0033]8、9 輪架；
[0034]10、11轉向軸線；
[0035]12,13轉向橫拉桿的球窩節；
[0036]14 轉向橫拉桿；
[0037]15致動器；
[0038]16轉向運動；
[0039]17耦聯機構、擺動支座；
[0040]18 轉向橫拉桿的旋轉運動、旋轉自由度；
[0041]19支撐附件；
[0042]20、21單側向內彈動時的瞬時軸線。
【具體實施方式】
[0043]圖1示出了例如用于機動車后輪懸架的根據本發明一個實施方式的可操縱的組合拉桿軸。可以看到軸體，其包括抗扭性弱的橫梁I及與橫梁I相連的兩個縱拉桿2、3。在縱拉桿2、3上分別設置有彈性體軸承4、5用于安裝在(未示出的)車輛底盤上。縱拉桿2、3分別具有彈簧座6、7用于容納(也未示出的)底盤彈簧。
[0044]而且，在每個縱拉桿2、3上承載有一個輪架8、9，輪架可分別圍繞與車輛相關的(近似，除了主銷內傾(Spreizung)和主銷后傾(Nachlauf )之外)豎向延伸的轉向軸線10、11擺動。這些輪架8、9通過球窩節12、13與轉向橫拉桿14連接，該轉向橫拉桿可利用致動器15沿箭頭方向16來回運動。此外，致動器15安裝在圖中右側的縱拉桿3上，以便通過此方式躲過在組合拉桿軸使用中出現的橫向型材I扭曲對致動器15工作的不利影響。
[0045] 為了抑制轉向橫拉桿14圍繞由兩個球窩節12、13限定的假想軸線的不希望有的旋轉18，否則這種旋轉會導致輪架8、9的不定工作狀態和/或轉向回轉的輪距缺陷，該組合拉桿軸具有在此構造成擺動支座17的耦聯機構。擺動支座17阻止轉向橫拉桿14沿箭頭方向18(其對應于與轉向橫拉桿繞由球窩節12、13限定的旋轉軸線的假想旋轉相切的方向)的豎向運動。為此，擺動支座17以其圖中的下端作用于轉向橫拉桿14上，并且在其圖中的上端借助支撐附件19與組合拉桿軸的橫向型材I連接。[0046]因此，通過擺動支座17，轉向橫拉桿14關于其圍繞由球窩節12、13所限定的旋轉軸線的旋轉18在運動學方面被確定，從而轉向橫拉桿如規定的那樣還是只能執行平移運動16以控制輪架8、9的轉向回轉角。轉向橫拉桿14沿豎向或切向18的由擺動支座17的側向偏轉引發的輕微運動可能因轉向后軸的通常小的轉向回轉角而被忽略。另外，這種對轉向回轉角的影響可在輪架6的形狀設計時被考慮進來，因而被盡量消除。
[0047]致動器15如同擺動支座17 —樣居中作用于轉向橫拉桿14上,從而也與此相關地保證組合拉桿軸在兩側向內彈動和單側向內彈動時的對稱轉向性能。
[0048]用虛線20、21表示組合拉桿軸向內彈動的假想瞬時軸線，就像在縱拉桿2、3連同設置于其上的輪架8、9分別單側向內彈動時出現的假想瞬時軸線。因而，例如圖中左側的縱拉桿2連同設置于其上的輪架8在單側向內彈動時近似繞瞬時軸線20擺動，而圖中右側的縱拉桿3連同設置于其上的輪架9本身又在單側向內彈動時近似圍繞瞬時軸線21擺動。因此，單側向內彈動類似于在所示的組合拉桿軸(此時橫向型材大致作用于縱拉桿2、3中央)中的傾斜導向軸線的向內彈動，這對于在單側向內彈動時的固有轉向性能和輪距角度而言是有利的。
[0049]可以看到這兩條瞬時軸線20、21在所示的實施方式中在擺動支座17作用于轉向橫拉桿14的作用點處相交。通過此方式，使在單側向內彈動時的組合拉桿軸的橫向型材I的扭曲對轉向回轉和輪距差角的影響進一步降低，這也有助于組合拉桿軸的安全可靠的方向控制。
【權利要求】
1.一種用于機動車的車輪懸架的組合拉桿軸，該組合拉桿軸包括可扭曲的橫向型材(I)并且在該橫向型材(I)兩端中的每一端上分別包括一個與該橫向型材(I)相連接的縱拉桿(2、3 )，每個縱拉桿(2、3 )包括能繞轉向軸線(10、11)擺動的輪架(8、9 )，其中，所述輪架(8、9)通過球窩節(12、13)借助轉向橫拉桿(14)相互連接并與用于產生所述輪架(8、9)圍繞其各自轉向軸線(10、11)的轉向運動的致動器裝置(15)聯接，其特征是，設有作用于所述轉向橫拉桿(14)的耦聯機構(17)，該耦聯機構設立用于限制該轉向橫拉桿(14)的旋轉運動自由度(18)。
2.根據權利要求1所述的組合拉桿軸，其特征是，所述耦聯機構(17)固定在所述組合拉桿軸的橫向型材(I)上。
3.根據前述權利要求之一所述的組合拉桿軸，其特征是，所述耦聯機構(17)近似平行于車輛豎軸或沿與所述轉向橫拉桿(14)的旋轉軸線相切的方向布置。
4.根據權利要求3所述的組合拉桿軸，其特征是，所述耦聯機構包括擺動支座(17)，所述擺動支座將所述橫向型材(I)與所述轉向橫拉桿(14)的旋轉自由度(18)相關地同所述轉向橫拉桿(14)在運動學方面關聯起來。
5.根據權利要求4所述的組合拉桿軸，其特征是，所述擺動支座(17)的縱軸線的走向近似平行于車輛縱軸線或者沿與所述轉向橫拉桿(14)的旋轉軸線相切的方向。
6.根據權利要求4或5所述的組合拉桿軸，其特征是，所述擺動支座(17)在轉向橫拉桿(14)上的作用近似在轉向橫拉桿(14)的中央進行。
7.根據權利要求4至6之一所述的組合拉桿軸，其特征是，所述擺動支座(17)的轉向橫拉桿側的鉸鏈布置在組合拉桿軸的橫向型材(I)的剪力中心點。
8.根據前述權利要求之一所述的組合拉桿軸，其特征是，致動器(15)和轉向橫拉桿(14)之間的連接包括在車輛橫向上關于所述轉向橫拉桿(14)居中布置的鉸鏈。
9.根據權利要求8所述的組合拉桿軸，其特征是，所述居中布置的鉸鏈具有兩個自由度并且是球窩節或套筒聯軸節。
10.根據前述權利要求之一所述的組合拉桿軸，其特征是，所述致動器(15)是電動的、液壓式的或氣動式的執行機構。
11.根據前述權利要求之一所述的組合拉桿軸，其特征是，所述致動器(15)固定在所述組合拉桿軸的一縱拉桿(3 )上。
【文檔編號】B60G21/05GK103747969SQ201280040958
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年9月3日 優先權日:2011年9月15日
【發明者】C·埃爾貝斯, S·阿拉馬, J·福特邁爾, M·威森薩爾 申請人:Zf腓特烈斯哈芬股份公司