帶有能經由偏轉桿改變的車輪負荷的車輛車輪懸架的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有承載彈簧（16）的車輛車輪懸架，車身按份額地經由該承載彈簧支撐在該車輪懸架的承載臂（1）上，并且通過這種支撐而作用到所屬車輪上的車輪負荷能這樣改變，即在偏轉桿（10）上的傳動比能借助促動器（14）改變，該偏轉桿設置在這種支撐的負荷路徑中并且相對于車身或者軸支座可偏轉地支承在該車身或者軸支座上。與包含偏轉桿（10）和第一承載彈簧元件（16）的負荷路徑并聯地設有另一負荷路徑，該另一負荷路徑具有在車身與所屬車輪支架起作用的第二承載彈簧元件（7）。優選在偏轉桿（10）上的傳動比通過移動第一承載彈簧元件（16）的或傳動桿（9）支撐點（13）而能在寬的范圍上這樣改變，即該支撐點（13）能移動到靠近偏轉桿（10）在車身或軸支座（6）上的支承部位的周圍，所述傳動桿以其另一端部支撐在車輪懸架的承載臂上。
【專利說明】帶有能經由偏轉桿改變的車輪負荷的車輛車輪懸架
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有承載彈簧的車輛車輪懸架，車身按份額地經由該承載彈簧支撐在該車輪懸架的承載臂上，通過這種支撐而作用到所屬車輪上的車輪負荷能這樣改變，即在偏轉桿上的傳動比能借助促動器改變，該偏轉桿設置在這種支撐的負荷路徑中并且相對于車身或軸支座可偏轉地支承在該車身或者軸支座上。關于現有技術，除了 EP1750956B1以外，特別是參見DE19923343B4。
【背景技術】
[0002]在最后提及的文獻中，該文獻被引用以形成本獨立權利要求的前序部分，其描述了 一種有利的措施用來可變地調節車身與經由車輪懸架引導的車輪的車輪中心點之間的距離。依此經由可偏轉地支承在車身上的偏轉桿進行車輪行程與車輪懸架的減振元件和/或彈簧元件的行程之間的轉移，其中，通過該偏轉桿圍繞其偏轉軸線的位置改變可實現上述距離的可變調節并且為了可調節偏轉桿與減振元件和/或彈簧元件之間的傳動比而設有本身借助促動器可偏轉的中間件。已經由于該中間件，該已知的結構裝置是比較耗費的。
[0003]在開頭第一個提及的文獻中描述了類似的措施用來改變承載彈簧一減震器組件的所謂的關系特性，其中，代替在前一段中提到的偏轉桿，設有曲柄裝置。在這種裝置中有利的是，在所述曲柄裝置中設置用來改變傳動比的促動器的工作方向近似垂直于承載彈簧-減震器組件的力作用方向，使得由該促動器為改變傳動比而要施加的作用力是比較低的。但是，該曲柄裝置一方面也是比較耗費的并且另一方面與在前一段中提到的偏轉桿裝置一樣必須設計為吸收高作用力、亦即在相應車輪懸架上最大可能的車輪負荷(=車輪支承力)。這要求比較堅固的和因此耗費且沉重的結構，這原則上是不利的。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提出上述問題的補救措施。該目的的解決方案是按照權利要求1前序部分的車輛車輪懸架，其特征在于，在該獨立懸架上與包含偏轉桿和第一承載彈簧元件的負荷路徑并聯地設有另一負荷路徑，該另一負荷路徑具有在車身與所屬車輪之間起作用的第二承載彈簧元件。有利的設計構造和擴展方案是從屬權利要求的內容。
[0005]按照本發明，在相應車輪上存在的車輪支承力或者說車輪負荷的僅僅一部分經由能夠實現可改變傳動比的裝置引導，該裝置由于簡單的結構現在如原理上已知的那樣按照偏轉桿的形式構造。在此要明確指出，偏轉桿的概念要廣義地理解。該概念應理解為任意的如下裝置:經由該裝置能使力路徑或負荷路徑的作用線偏轉并且在該裝置上如在獨立權利要求前序部分中作為必要特征指出的那樣可改變(該偏轉桿的)傳動比。對于未經由這樣的偏轉桿引導的車輪負荷部分，按照本發明設有另一負荷路徑，在該另一負荷路徑中如在引導經過偏轉桿的負荷路徑中那樣設有承載彈簧元件。因此，在按本發明的車輪懸架上設置(至少)兩個彼此并聯的承載彈簧元件。顯而易見的是，借此在相應負荷路徑中和特別是在包含偏轉桿的負荷路徑中要傳遞的力可以被減小。通過按照數量減小的力，也能夠實現較容易和較簡單地設計包含偏轉桿的負荷路徑。
[0006]當作用于偏轉桿的第一承載彈簧元件是近似水平定向的螺旋彈簧時，該螺旋彈簧可以優選沿著車輛橫向設置在一個在通常為雙輪轍的機動車、特別是轎車中還有一些的自由的結構空間中。特別有利地可以是，左側和右側的車輛車輪懸架的引導經由各自偏轉桿的負荷路徑相互支撐。對于這種結構裝置，然后可以與在相互支撐的負荷路徑中通常的穩定器情況下相比更簡單地設有支撐在車身或軸支座上的且如通常那樣構造的減震器，由此也可以簡單地實現車身擺動振動的簡單衰減。該減震器優選適配于車身的擺動振動固有頻率。
[0007]與此相關要指出，通過按本發明的在雙輪轍車輛中帶有可變車輪負荷的車輪懸架，在車輛轉彎行駛時能夠控制對相應車輪負荷產生影響的促動器，用來使偏轉桿在軸線上偏轉，使得限制車身的擺振角。由此也可以在該軸線上取消否則設有的(橫向)穩定器并且按本發明的結構裝置可以占據其結構空間。如果在例如通過合適的桿實施的相互支撐中設有作用于該桿上的用于衰減擺動振動的減震器，則可以例如設有合適的止擋，這些止擋限制所述桿的移動位移，以便通過合適地控制一個或多個促動器而不會過分損傷擺振角減小的可能性。但是當然，也可以在沒有車輛左側和右側的包含偏轉桿的負荷路徑的相互支撐情況下在相應的負荷路徑中除了承載彈簧元件外還設有減震器。由此能夠不僅實現所期望的車輪負荷影響和由此也實現車身的水平調節，而且由此可以在車輛中載重量改變的情況下也實現較高的車輪相關的減震器作用力，從而也實現與負荷相關的振動衰減。
[0008]與此相關簡短地說明具有獨立權利要求前序部分特征的車輪懸掛的基本優點。特別是高級車輛今天還使用復雜的系統，以便按照所期望的方式影響車輪負荷。例如用于水平調節的空氣懸架、用于降低擺振角的主動式側傾穩定器，以及按照頂級模式全承載的主動行駛機構，直至與立體攝像機耦聯，以便可以對障礙物有預見性地起反應和相應地匹配車輪負荷。對于這種系統所需要的基礎結構對車輛組件有顯著負面的影響，其重量和制造成本與顯著的能量需求相聯系，能量消耗又對車輛的燃油消耗和廢氣排放有負面作用。對于這些通常的車輪負荷影響系統所需要的調節能量是高的，因為相應的促動器不僅在主動式側傾穩定情況中而且在全承載的主動式行駛機構情況中都沿著負荷路徑的方向起作用并且調節力因此處于穩定的車輪負荷水平上。在空氣懸架情況下不利地影響壓縮機、空氣干燥機和蓄壓器的花費。
[0009]與此相對，按照本發明的車輪懸掛可以顯著更有利地設計，此時在傳動比改變時促動器的工作方向與設置在包含偏轉桿的負荷路徑中的第一承載彈簧元件的力作用方向夾成一個在70°至110°數量級的角度。亦即促動器的調整方向選擇為不是沿著負荷路徑的方向而是與其垂直，忽略摩擦效應外，該促動器實際上不必做調整功。
[0010]按本發明的車輪懸架的另一優選的擴展方案的特征在于，在偏轉桿上的傳動比通過移動第一承載彈簧元件的或傳動桿的支撐點而這樣在寬的范圍上可改變，即該支撐點可移動到靠近偏轉桿在車身或軸支座上的支承部位的周圍，該傳動桿以其另一端支撐在車輪懸架的承載臂上。亦即當所述的負荷路徑通過所述支撐點的相應定位而將會精確延伸通過偏轉桿的上述支承部位，則會得到零傳動比并且車輪懸架不通過該負荷路徑受到影響。如果與此相反所述的支撐點與偏轉桿的支承部位離開得遠，則可完全出現，車輪負荷的支撐絕大部分是由第一承載彈簧元件而較少部分是由第二承載彈簧元件承擔，該第二承載彈簧元件設置在不包含偏轉桿的另一負荷路徑中。在這兩個極端位置之間實際上可以有任意的中間部位，特別是當第一承載彈簧元件或傳動桿的上述支撐點沿著導向滑槽可移動并且除了該導向滑槽外促動器設有用來移動該支撐點的合適的傳動機構時。這些可能性幾乎直至最大程度地充分利用，上述的支撐點設置可以移動到這種程度，即負荷路徑經由該偏轉桿可以在偏轉桿在車身或軸支座上的支承部位的兩側延伸。借此可以說在偏轉桿上可調節負傳動比并且可以根據承載彈簧元件的設計在極端情況下使相應的車輪完全卸載或者甚至最小地從地面升起。由此將可以例如在故障情況下沒有千斤頂的輔助而特別簡單地實施換胎。同樣，與所謂的預覽功能(例如利用立體攝像機)相結合可設想，相應的車輪負荷在駛過已知的障礙之前有針對性地被降低。
[0011]促動器可以實施為電動機，該電動機帶有連接在下游的自鎖的絲桿，由此可以排除例如在由環境引起的車輪負荷波動作用下在偏轉桿上的傳動比的變化。此外有利的是，假如按照本發明的車輪懸架設置在轉向車輪上，則上述傳動桿的力作用線在車輪懸架的承載臂與偏轉桿之間至少近似與轉向車輪的轉向軸線相交。由此實際上可以排除，由于通過傳動比的改變在偏轉桿上引起的所期望的車輪負荷的變化導致車輪的(微小的)轉向運動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面借助實施例進一步闡述本發明，其中:圖1示出轎車的左側前輪懸架的透視圖，圖2示出從前面觀察的相應視圖，圖3示出其俯視圖。
【具體實施方式】
[0013]用附圖標記I標識轎車的當前作為雙橫導桿軸實施的前軸的車輪支架，在該車輪支架上在區域Ia中設有用于未示出車輪的承接法蘭，該車輪可轉動地支承在該承接法蘭上。該車輪支架I如通常那樣通過一個上面的三角形導桿3和兩個下面的導桿以及由一個轉向橫拉桿5引導，其中出于清晰原因只示出這兩個下面導桿之中的一個橫導桿4。用附圖標記6標識軸支座，如可見那樣還有該橫導桿4鉸接在該軸支座上。一個設計為螺旋壓簧的承載彈簧元件7與相配的減振元件8一起支撐在下面的橫導桿4上。未示出的車身按份額地、亦即以其分配于左前輪的份額支撐在由該承載彈簧元件7和減振元件8構成的在這里所謂的彈簧減振腿的上端部上。
[0014]在車輪支架I的上端部區域中按照擺動支承的類型鉸接有一個傳動桿9，其另一端部相應地在一個鉸接點IOa中與一個偏轉桿10鉸接連接，其中，該偏轉桿10經由軸支座6上的一個支承部位11圍繞一條近似沿著車輛縱向軸線方向延伸的軸線可偏轉。在該偏轉桿10中設有一個在這里基本上沿著豎直方向延伸的導向滑槽12,在該導向滑槽中一個可移位的支撐元件13借助促動器14可移動地引導。在該支撐元件13上固定有一個近似水平地沿著車輛橫向延伸的并且具有彈簧座圈15a的支撐桿15。一個當前構成為螺旋拉簧的承載彈簧元件16以其兩端中的一端固定在該彈簧座圈15a上，該承載彈簧元件16以其另一端支撐或固定在一個中心支撐桿17的彈簧座圈17a上，該中心支撐桿被引導通過一個對該中心支撐桿17或者說其移動運動沿著桿縱向其衰減作用的減震器。在該減震器18的附圖未示出的另一側面上鏡像對稱地設有相同的元件，從而車輛左前輪的該附圖示出的傳動桿9支撐在同樣未示出的車輛右前輪的相應未示出的傳動桿上。承載彈簧元件16和其右側車輪懸架的對應件中間設置到這種相互的支撐中。
[0015]如可見的那樣，車身按份額地支撐在附圖示出的車輪懸架上，這經由兩個負荷路徑進行。第一負荷路徑通過從車輪支架I出發的傳動桿9與接著的偏轉桿10以及此外被稱為第一承載彈簧元件(16)的承載彈簧元件16構成，其中，在【專利附圖】
【附圖說明】前面的闡述中提到的車輪懸架承載臂現在通過車輪支架I構成。并聯于第一負荷路徑的第二負荷路徑通過此外被稱為第二承載彈簧元件(17)的承載彈簧元件7構成。
[0016]當在第一負荷路徑中借助促動器14移動支撐元件13時一該支撐元件形成第一承載彈簧元件16的支撐點，作用于車輪或車輪承接法蘭2上的使車輪支撐在路面上的所謂的車輪負荷由此在其它方面不改變的邊界條件下必然發生變化，伴隨著全部的與此相關的和已知的優點和效果。在此通過按照圖1?3的偏轉桿10的設計構造，該偏轉桿10的傳動比可以只是在大于O直至I的數值范圍內變化。假如偏轉桿10中的導向滑槽12在附圖中向上超過支承部位11，亦即在該部位旁邊經過還繼續背離行車道向上延長，則由此甚至可能構成負傳動比直至例如約-0.5的數量級。通過促動器14如可見的那樣設置在導向滑槽12的旁邊并且為此例如構成為帶有連接在下游的絲桿傳動機構的電動機，借助該促動器14和合適的導向滑槽12可以把支撐元件13這樣定位成，使得負荷路徑在偏轉桿13中從傳動桿9的鉸接點IOa不僅延伸通過偏轉桿10的支承部位11至支撐元件13，而且可以把支撐元件13在導向滑槽12中這樣定位成，使得所述的負荷路徑可以在偏轉桿10的所述的支承部位11的兩側延伸。
[0017]附圖示出的車輪懸架的另一優點、亦即沿著導向滑槽12的縱向延伸的促動器14工作方向在傳動比改變時與在包含偏轉桿10的負荷路徑中設置的第一承載彈簧元件16的力作用方向夾成一個在數量級70°至110°的角度，該力作用方向沿著支撐桿15延伸，這個優點已經在【專利附圖】
【附圖說明】之前闡述。此外，用于通過改變第一負荷路徑中的傳動比來改變車輪負荷的該結構裝置的特征在于極其簡單的結構與少的構件。此外要指出，第一承載彈簧元件16現在雖然實施為拉簧，但是通過偏轉桿10和/或其支承部位11的另一種結構設置也可以采用壓簧。在此，如果使用這種具有漸進性(非線性)彈簧特性的彈簧，可以使得要由促動器14施加的調節位移較小。
[0018]當然，可以與上述闡述和附圖所示完全不同地構造許多細節、特別是結構方式，而不偏離權利要求書的內容。例如，第一承載彈簧元件16可以在第一負荷路徑中中間連接減振元件地或者沒有中間連接減振元件而直接地支撐在車身上或者在軸支座6上。但是當如在當前結構中那樣在第一負荷路徑中該支撐相對于另一車輛側面進行時，則設置優選線性的減振機構如在這里經由類似于液壓轉向機構減震器構成的減震器18那樣是特別有利的。在相互的左/右彈性跳動時該減震器起作用和由此衰減車身的擺動運動；對于相同方向的左/右彈性跳動，減震器18保持靜止并不發揮減振力。由此有另一個獨立的調整參數可供使用，其中，可能的減震器位移優選通過合適地(例如在減震器18的外殼內部)設置的止擋加以限制。
[0019]現在，在這里在雙橫導桿前軸上利用不再需要的、在未設有當前第一負荷路徑時存在的主動式側傾穩定器的結構空間，以便安置該第一負荷路徑。保留常規的彈簧減震器腿，其形式為第二承載彈簧元件7和所屬的減震器元件8，并且車輪負荷在結構位置中由彈簧減震器腿或者說第二承載彈簧元件7和第一承載彈簧元件16近似按相同份額支撐。由此，參與的各構件的力水平是一目了然地低的。如果然后經由促動器14使支撐元件13和由此使支撐桿15的支撐點移動，這樣偏轉桿10的傳動比和由此還有第一承載彈簧元件16關于車輪支承點的傳動比發生改變。結果是車身相對于車輪或者相對于車輪支架I的彈入或彈出運動。如果促動器14又移回到初始位置中，則車身重新彈回到結構位置中。可以在車輛左側和右側同向地利用這種效應，以便改變車身的高度水平，例如用于上下車，作為載荷平衡，或者用于高速時的下降；或者反向地利用這種效應，以便在車輛轉彎行駛時降低擺振角。與攝像機相結合也能夠實現在障礙物時的預見性的車輪負荷影響。與在空氣懸架中類似，在此振動數隨著車輪負荷的增加亦即在加載時保持為近似恒定的。總體上建議關于結構空間需求方面優化的結構設置，用來在具有高度水平調節可能性情況下影響車輪負荷、用來降低擺振角、用來降低擺振角速度，在與攝像機相結合的情況下用來在駛過障礙時優化車輪負荷，其有利地特點在于最小化的能量需求，因為如所闡述的那樣促動器14在支撐元件13調節時實際上只必須克服摩擦力。
【權利要求】
1.具有承載彈簧(7、16)的車輛車輪懸架，車身經由該承載彈簧按份額地支撐在該車輪懸架的承載臂(I)上，并且通過這種支撐而作用到所屬車輪上的車輪負荷能這樣改變，即在偏轉桿(10)上的傳動比能借助促動器(14)改變，該偏轉桿設置在這種支撐的負荷路徑中并且相對于車身或者軸支座可偏轉地支承在該車身或者軸支座(6)上，其特征在于，在該獨立懸架上，與包含偏轉桿(10)和第一承載彈簧元件(16)的負荷路徑并聯地設有另一負荷路徑，該另一負荷路徑具有在車身與所屬車輪之間起作用的第二承載彈簧元件(7)。
2.按照權利要求1所述的車輪懸架，其特征在于，作用于偏轉桿(10)上的第一承載彈簧元件(16)是近似水平定向的螺旋彈簧。
3.按照權利要求1或2所述的車輪懸架，其特征在于，在傳動比改變時促動器(14)的工作方向與第一承載彈簧元件(16)的力作用方向夾成一個在70°至110°數量級的角度。
4.按照上述權利要求之一所述的車輪懸架，其特征在于，在偏轉桿(10)上的傳動比通過移動第一承載彈簧元件(16)的或傳動桿(9)支撐點(13)而能在寬的范圍上這樣改變，SP該支撐點(13)能移動到靠近偏轉桿(10)在車身或軸支座(6)上的支承部位(11)的周圍，所述傳動桿以其另一端部支撐在車輪懸架的承載臂上。
5.按照權利要求4所述的車輪懸架，其特征在于，所述第一承載彈簧元件(16)的或傳動桿(9)的支撐點(13)能沿著導向滑槽(12)移動，并且除了導向滑槽(14)，促動器(14)設有用來移動該支撐點(13)的合適的傳動機構。
6.按照權利要求4或5所述的車輪懸架，其特征在于，所述支撐點(13)能這樣移動，即負荷路徑能經由該偏轉桿(10)在偏轉桿(10)在車身或軸支座(6)上的支承部位(11)的兩側延伸。
7.按照上述權利要求之一所述的雙輪轍車輛的車輪懸架，其特征在于，左側和右側的車輛車輪懸架的引導經過各自偏轉桿(10)的負荷路徑相互支撐。
8.按照權利要求7所述的車輪懸架，其特征在于，在相互支撐的負荷路徑中設有支撐在車身或軸支座(6)上的減震器(18)，優選具有限制減震器位移的止擋。
9.按照上述權利要求之一所述的車輪懸架，其特征在于，促動器(14)實施為電動機，該電動機帶有連接在下游的自鎖的絲桿。
10.按照上述權利要求之一所述的車輪懸架，其特征在于，傳動桿(9)的力作用線至少近似與轉向車輪的轉向軸線相交。
【文檔編號】B60G17/02GK103781643SQ201280043062
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年8月1日 優先權日:2011年9月5日
【發明者】L·澤塔勒爾, H·肖爾茨 申請人:寶馬股份公司