机动车辆的多连杆后轮轴的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于车辆的多连杆后轮轴（1)，该多连杆后轮轴包含在车辆两侧的车轮悬架（2)，每个车轮悬架（2)具有至少一个下控制臂（3、4)、一个上控制臂（5)和一个拖曳臂（6)，其中将控制臂（3、4、5)和拖曳臂（6)每一个的其中一个末端布置在轮架（7)上，其中提供了布置在车轮悬架（2)之间的板弹簧（22)，其横向于车辆的行驶方向、在上控制臂（5)的下面延伸，并且在每个末端处通过至少一个悬架臂元件（25)连接至轮架⑵。
【专利说明】机动车辆的多连杆后轮轴
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于机动车辆的多连杆后轮轴。
【背景技术】
[0002]用于机动车辆的这种具有纵向悬架臂元件的多连杆后轮轴，又被称为拖曳臂式轮轴，已经在例如专利文献EPO 963 304B1中公开。在车辆的两侧，后轮轴由具有下控制臂、上控制臂、横向地布置的补偿臂以及纵向悬架臂的车轮悬架组成，该纵向悬架臂也被称为拖曳臂并以它的名字命名拖曳臂式轮轴。这三个控制臂布置成彼此平行地从一个轮架到车辆的中间横向地延伸并且近似地与车辆的水平线平行。控制臂通过枢轴点连接至轮架，其中上控制臂在车轮轴线的上面枢转并且下控制臂和补偿臂是在车轮轴线两侧的下面枢转。在体侧枢轴处，控制臂连接至副车架。纵向悬架臂是具有低的抗扭强度的叶片状板，其在车辆的纵向方向取向并且因此允许围绕着纵轴的弯曲。纵向悬架臂尤其具有吸收车辆纵向方向的力和控制后车轮的弹簧压缩和拉伸的轨迹。
[0003]如专利文献EPO 963 304B1中所描述的，纵向悬架臂固定地连接到轮架。纵向悬架臂枢转地围绕着Y轴安装在车体上。车轮悬架通过弹簧和减震器支承在车体上。弹簧位于由接近轮架侧的枢轴点的下控制臂所形成的弹簧板上，因此上控制臂运行到弹簧所占据的空间的前面。减震器布置在上控制臂和接近轮架的补偿臂之间，其中减震器的下固定孔与下控制臂的轮架侧的枢轴点在同一个高度。
[0004]从专利文献EPO 963 304B1所知的多连杆轮轴中，存在的缺点为组件的整体封装不理想，其中车轮悬架的组件没有最佳地配合。例如，弹簧位于由下控制臂形成的弹簧板上，因此从车辆的行驶方向观看，弹簧位于车轮轴线的中心点的后面。结果由弹簧产生的力(弹簧力=Fs)和车轮体上的接触力(Fw)彼此偏移地对轮轴架起作用，这引起纵向悬架臂的体侧轴承衬套上的较高的垂直预载荷(Ftb)，以及因此对它的使用寿命有负面影响。而且下控制臂上的弹簧板的设计导致了相对较低的控制臂刚度，这产生的结果是例如车辆的转向行为以及因此传递至驾驶员的转向感这样的车辆驾驶行为以消极的方式改变。在已知的多连杆轮轴中，进一步的缺点是防侧摆杆和弹簧、例如用下控制臂形成的弹簧板等这样的它们的固定元件和支承点，导致了后轮轴较高的重量。
[0005]为了减少后和前轴的重量，已知的是，使用布置在车轮悬架之间并且连接至车辆的车体和车轮悬架的板弹簧。还已知的是，从复合材料制作板弹簧。
[0006]由比如碳纤维或芳族聚酰胺纤维这样的复合材料做成的用于机动车辆的板弹簧在例如专利文献W02011/124814A1中有所描述。板弹簧直接连接至机动车辆的轮架，横向于行驶方向。为了将板弹簧固定至机动车辆的车架上，在板弹簧两端的材料中都插入螺栓。从行驶方向来看，螺栓超过板弹簧的宽度延伸，所以在板弹簧的两侧形成栓，该栓用于使板弹簧安装在车辆车架的轴承座上。
[0007]专利文献US7，029,017(相当于专利文献EPl 378 382B1)公开了一种用于车辆的简单车轮悬架，其没有控制臂或纵向悬架臂，具有横向于车辆布置的横向板弹簧并且该板弹簧在车辆的两侧直接枢转连接至车轮悬架。横向板弹簧的中间部分具有平的横截面并且相对于车轮轴线并相对于具有紧凑的横截面的横向板弹簧的末端部分在行驶方向上移位。这个中间部分在每侧通过90°弯管接头连接至在车辆轴线方向上延伸的扭转部分，该扭转部分进而通过90°弯管接头连接至横向板弹簧的末端部分，所以末端部分横向于车辆纵轴线延伸并且因此与横向板弹簧的中间部分平行。
[0008]专利文献US6，029,987(相当于专利文献DE197 21 878A1)描述了一种用于机动车辆的具有横向于车辆布置的横向板弹簧的轮轴，然而在此情况下为前轮轴，其中板弹簧安装在横向构件的两侧，板弹簧通过该横向构件连接至车辆的上部结构。在它的自由端，板弹簧在每侧连接至叉形杆并且枢转地安装在固定在上部结构侧上的横向构件上。在叉形杆的两个旋转座架之间，板弹簧有弹性地保持在横向构件的弹簧座架中，所以保证了规定的弹簧和杆作用。
[0009]专利文献US5, 016，861描述了用于车辆的横向板弹簧，以阻尼效应的方式作用在该横向板弹簧的中间区域并且由弹性材料组成的夹紧元件可拆卸地设置在该横向板弹簧上并可振动地保持在车辆车架的托架上。板弹簧的中间区域的振动轴线在板弹簧上面预先定义的距离中可调节。因此，可以实现板弹簧的预弯曲，因此调整了板弹簧的水平偏转。
[0010]专利文献US4，458,918(相当于专利文献EPO 083 182B1)描述了传统的包含前和后控制臂的后车轮悬架的结构，其中弹簧座装置布置在横向元件之间，在弹簧座装置之间进而布置有横向板弹簧。在底盘上，板弹簧连接在相对于弹簧座装置向内横向偏移的点，所以连接弹簧座装置的旋转装置枢转地贯穿在弹簧座装置末端的衬套。弹簧座装置和成形在它们的末端的衬套之间的枢转连接，允许对控制臂的控制，所以它们可以相对于弹簧座装置围绕着在纵向方向上延伸的轴线运动，但是抑制了围绕着垂直轴的运动。相对于控制臂，当控制臂遭受向内和向外的移动时，弹簧座装置由于这里描述的旋转运动而保持在实质水平的位置。
[0011]最后专利文献EPl 155 882B1 (相当于专利文献DE601 19 216T2)描述了用于车辆的、具有横向于车辆延伸的板弹簧的车轮悬架。在该车轮悬架中，车轮承载在U型连杆机构上，U型连杆机构中两个零件部分彼此平行并且横向于车辆地成形。在末端，连杆机构通过它们的末端部分首先连接至车辆，并其次连接至车轮。为了将车轮连接至连杆机构的对应末端部分，使用用于车辆轮胎架的固定器的刚性安装的装置来安装这些。此外，连接至车轮的末端部分仅通过板弹簧和/或减震器连接至车辆车体。车辆轮轴的这种结构导致的特定优点是，这适合于简单经济的后车轮轮轴和简单经济的前车轮轮轴两者的构建。同样，简单的结构意味着减少了用于这些轮轴的维修费用。然而，用这种简单结构无法实现已知的例如拖曳臂式轮轴的驾驶动态特性。
【发明内容】
[0012]在这种背景下，本发明是基于提供后车轮轮轴的目的，该后车轮轮轴提供在结构上复杂的多连杆后车轮悬架的驾驶动态特性，但是相对于已知的多连杆后车轮轮轴、尤其相对于已知的拖曳臂式轮轴，该后车轮轮轴具有增加的耐久性，并且，尤其相对于拖曳臂的车体侧轴承衬套，不易受到材料磨损的影响。此外，本发明的目的是为车辆一尤其为机动车辆一提供较轻的并且更加紧密结构的后轮轴，该后轮轴具有同样好的或甚至更好的驾驶动态特性。
[0013]通过用于车辆的、具有以下特性的多连杆后轮轴实现本发明的目的。也给出了本发明的优选实施例和改进。
[0014]应该指出的是，在下面的说明书中单独地列出的特征可以以任何任意的、技术上合理的方式结合并且揭示本发明的更多实施例。说明书尤其连同附图，进一步地描述并详细说明了本发明的特征。
[0015]根据本发明，用于车辆一尤其用于机动车辆一的多连杆后轮轴，包含在车辆两侧的车轮悬架，每个车轮悬架具有至少一个下控制臂、一个上控制臂和一个拖曳臂，下控制臂优选为两个。控制臂和拖曳臂的每一个的其中一个末端布置在轮架上。提供了板弹簧，其横向于行驶方向布置、在上控制臂下面延伸并且在每个末端通过悬架臂元件与轮架连接。在优选实施例中，建议将板弹簧通过对应的悬架臂元件枢转连接于上控制臂，其中上控制臂通过轴承衬套连接至轮架。
[0016]从本发明的意义上来说，如果上控制臂布置在轮架的接触区域是有利的，该接触区域具有中心线，在优选的实施例中，该中心线与相关轮架的中心线即车轮中心点一致。由于板弹簧通过对应的悬架臂元件连接至各自的上控制臂，产生的板弹簧力有利地实质集中地传递至轮架。结果，由板弹簧产生的力(弹簧力=Fs)和在车轮体上的接触力(Fw)当作用在轮架的中心点时彼此地垂直地取向。结果，减少了作用在拖曳臂轴承衬套上的垂直预载荷，拖曳臂通过该轴承衬套安装在车辆车体上或与车辆车体连接的车架上。因此，总的来说，增加了耐久性，即纵向悬架臂的车体侧轴承衬套的疲劳寿命，并且改善了后轮轴的总体NVH行为。“NVH”是噪声、振动与声振粗糙度的缩写，而且在汽车语言中，车辆或机器的噪声、振动和声振粗糙度是指机动车辆或机器上的可听见为噪音或可觉察为振动的振荡。
[0017]根据本发明的板弹簧，具有双重功能。首先它承担了先前传统的防侧摆杆的功能，其次，板弹簧承担了先前传统的螺旋弹簧的功能。因此，根据本发明的设计也有助于车轮悬架的重量减少，因为板弹簧取代了两个组件。通过车轮悬架之间的板弹簧的稳定化作用力，近似地平行于车轮轴线，车轮轴线在车辆的水平方向上贯穿车轮中心点。在已知的现有技术中，车轮中心点和在控制臂上的防侧摆杆连接部之间的距离在Y方向上不利地起作用，即几乎在车辆的横向方向上。在根据本发明的多连杆后轮轴中，该距离可以大大地减少，因为根据本发明的悬架臂元件由于没有螺旋弹簧而可以进一步地连接到防侧摆杆的外面，这导致了根据本发明的多连杆后轮轴的较大的稳定性的同时占据较少的空间并且具有进一步的重量减少。根据本发明还实质上增加了侧倾稳定性，因为板弹簧连接至具有高弯曲刚度的上控制臂，而不是连接至在标准轮轴中的具有低弯曲刚度的下弹簧悬架臂。此外，板弹簧是仅仅在弯曲方面而不在扭转方面受力，不像标准的防侧摆杆在扭转和弯曲方面受力。这进一步地改进了有效性。
[0018]由于板弹簧取代了已知的拖曳臂式轮轴的螺旋弹簧，在已知的拖曳臂式轮轴中设计为弹簧板以支承轮架区域中的弹簧支柱的下控制臂，可以被具有增强的刚度和减少的重量的更简单设计的控制臂所取代。这作为整体，导致了对车辆驾驶行为的积极影响。而且，下控制臂的简单设计，该设计例如可以在横截面上为正方形、矩形或圆形，与具有弹簧板的控制臂的复杂设计相比，大大地降低了成本。由于下控制臂可以设计得更加简单和更加刚性并且没有弹簧力作用在它的上面的事实，进一步地改善了根据本发明的实施例的多连杆后轮轴的NVH特性。
[0019]在优选的实施例中，板弹簧是由钢铁制成，该钢铁满足板弹簧所需的弹簧和材料性能。板弹簧可以设计为四点弯曲杆并且可以由一个或多个连接或结合在一起的叠加的材料层组成。在有利的实施例中，板弹簧可以由比如碳纤维、玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维这样的复合材料组成。这具有的优点是，根据本发明的多连杆后轮轴与已知的拖曳臂式轮轴相t匕，极大地减少了重量。
[0020]此外，根据本发明，板弹簧取代弹簧，不仅允许省略下控制臂上的弹簧板，还允许省略车辆车体或车架中为此所提供的车体侧弹簧支柱轴承和弹簧转盘。这导致进一步的空间节省，可以借以增加具有根据本发明的多连杆后轮轴的车辆中的例如行李空间的容积。
[0021]板弹簧的形状可以适合于车辆的底部结构，并且尤其将例如车辆的排气系统这样的干扰元件的形状纳入考虑。应该注意的是，在悬架压缩和拉伸期间，板弹簧的中间点垂直地移动，即向上或向下。为了保证板弹簧在它的每次运动中距离车辆底部结构和排气系统所必须的最小间隙，在板弹簧的设计中可以将这种朝向或离开车辆底部结构或排气系统的运动纳入考虑。
[0022]如已经说明的，根据本发明的多连杆后轮轴的车轮悬架具有两个下控制臂，其中，一个下控制臂在相对于中心轴线的前部轮架部分中枢转连接于轮架，并且另一个下控制臂枢转连接在相对于中心轴线的后部轮架部分上。
[0023]布置在轮架上的前部轮架部分中的前控制臂，在可能的实施例中还可以是通过长度可调的驱动器固定在轮架上的控制臂。这具有的优势是，例如轮架是通过长度可调的驱动器支承，以防止沿着横向于行驶方向并且实质上平行于轮架的轴线延伸的它的伸展范围的扭转，因此通过它的对应长度变化，驱动器引起转向角或轮架上的束角设置。当然，前下控制臂还可以是在车体侧枢转连接在车辆车体、车架或副车架上的补偿臂、横摆臂或整体悬架臂。
[0024]在本发明进一步有利的实施例中，拖曳臂可以与轮架整体地成形。这意味着，为了多连杆后轮轴的进一步重量减少，在拖曳臂和轮架之间不需要形成相应的接触表面，以及可以省略将拖曳臂通过成形或压入配合连接至轮架的连接元件。当然，还可以想到的是，拖曳臂由具有低扭转刚度的叶片状板组成，该叶片状板刚性地或固定地连接至轮架，其中在拖曳臂和轮架之间形成相应的接触表面。在轮架的相对侧，在车辆的纵向方向取向的拖曳臂通过轴承衬套枢转地安装在车辆车体、车架或副车架上。
[0025]控制臂首先枢转连接在车辆车体、车架或副车架上，其次枢转连接在轮架上，并且优选地，板弹簧在有利的实施例中通过布置在对应悬架臂和在板弹簧上的轴承衬套枢转连接在上控制臂上。结果横向力被控制臂和它们的轴承衬套所吸收。与此相反，板弹簧主要地一以及最佳地一对弯曲力作出反应，即对引起板弹簧向下朝向地表面或向上朝向车辆地板的移动的垂直力做出反应。当然，轴承衬套和它们的枢轴点还可以被球形接头和相应的球形接头轴承所取代或与轴承衬套结合。
[0026]在适当的实施例中，板弹簧安装在连接至车辆车体、车架或副车架的两个轴承座之间。在优选的实施例中，轴承座是以阻尼效应方式作用在板弹簧的中间部分的夹紧元件。轴承座还可以包含由弹性材料制成的具有阻尼效应的夹紧元件。夹紧元件然后可以将振荡保持车辆车架的托架部分上。轴承座优选地单独可调地布置在板弹簧上。产生的夹紧元件或轴承座沿着板弹簧的可能移动，意味着由两个轴承座所限定的板弹簧的中间部分的振动轴线在它沿着板弹簧的伸展范围中是可调的。这样，可以调整板弹簧的刚度或预张力。板弹簧的刚度还可以通过它的尺寸调整，其中厚度和宽度是用于此调整的可能参数。在另一个优选的实施例中，轴承座可以适合于板弹簧的横截面并且可分离地和/或不可分离地保持在车辆车体、车架或副车架上，其中铆钉、栓或螺钉连接或甚至焊接连接是可想得到的，在此仅列举几种可能的连接选项。对于处于不同驾驶情况下的车辆的行为来说，除了板弹簧的材料性能之外，变量，即板弹簧通过轴承座的单独调整，是有利的，因为板弹簧的垂直弹簧压缩或拉伸运动取决于例如它的刚度或预张力。当然，用于对应车辆的设置优选地在首次装配中确立，这取决于所需的性能。如果板弹簧整体是C型，即在轴承座之间的板弹簧的中间部分中具有板弹簧的中部的最高点，这是有利的。
[0027]在车辆的侧倾运动中，例如当转弯时，车辆在离心力的作用下倾向于向外移动。产生的侧倾角取决于横向加速度、车辆质量、重心的高度以及车辆上部结构。由于车轮悬架的运动学，侧倾轴线的位置和侧倾中心是受作用在车辆上的力的影响。因此，在车辆的侧倾运动中，如果板弹簧可以采取S型而不是C型，则是有利的。在侧倾运动中板弹簧的S型的大小有利地通过板弹簧上的轴承座的位置可调节。这里，板弹簧的中间部分和末端区域相对于两个轴承座是可移动的，其中末端部分与悬架的压缩和拉伸运动同步地移动(非对称地)以设置S型。
[0028]总体上，通过根据本发明的多连杆后轮轴，向车辆提供了良好的驾驶动态性能。根据本发明的多连杆后轮轴还具有空间节省和紧凑的结构。通过根据本发明的多连杆后轮轴，从本发明的意义上说，增强了拖曳臂的车体侧轴承衬套的耐久性，这是因为，由于板弹簧在中心地枢转连接于轮架的上控制臂上的枢转，板弹簧产生的力(弹簧力=Fs)与车轮体上接触力(Fw)相反地起作用并且主要集中作用在轮架，即集中作用在车轮轴承上，借以减少了拖曳臂的车体侧轴承衬套上的垂直预载荷(Ftb)。明显地，朝向彼此的力矢量还具有相对于车轮轴承中心的几个毫米的轻微偏移，然而这对本发明目的没有不利的影响。如上面已经表明的，利用根据本发明的多连杆后轮轴，这个距离可以显著地减小，这是因为在侧视图中，板弹簧可以实质上安置在比螺旋弹簧更接近车轮中心。根据板弹簧是否可以直接连接在轮架上或上控制臂上，并且根据上控制臂的位置，可能实现零和几十个毫米之间的偏移，其中偏移可以具有零和100毫米之间的量。如果偏移尽可能的低，是适当的，其中具有零量的偏移也是可能的。
[0029]术语“车体侧枢转”意思是控制臂或拖曳臂在车辆车体、车架或副车架上的枢转或安装。
[0030]术语“车体侧轴承衬套”意思是在控制臂或拖曳臂的末端成形的、用于车体侧枢转的轴承衬套。
[0031]术语“轮架侧枢转”意思是控制臂或板弹簧在轮架上的枢转或安装。
[0032]术语“轮架侧轴承衬套”意思是在控制臂或板弹簧的末端成形的、用于轮架侧枢转的轴承衬套。
[0033]术语“车架”意思是连接至车辆车体或车辆上部结构的车辆车架、副车架或总成架。
[0034]术语“车轮轴线X-X”意思是中心地贯穿轮轴架的中心点Z的轴线。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1表明根据现有技术的、也被称为拖曳臂式轮轴的多连杆轮轴的车轮悬架的侧视图。
[0036]图2表明图1所示的车轮悬架的侧视图。
[0037]下面参考附图中所示的示例性实施例，更加详细地解释本发明的有利细节和效果O
[0038]附图中表明:
[0039]图3是根据本发明的多连杆后轮轴的车轮悬架的透视图；
[0040]图4是图3所示的车轮悬架的侧视图；
[0041]图5是根据本发明的、在车体侧枢转连接于副车架的多连杆后轮轴的透视图；
[0042]图6是从下面看到的图5所示的多连杆后轮轴的透视图；
[0043]图7和8是从车辆行驶方向看到的、根据本发明的多连杆后轮轴在车辆的不同运动下的弹簧性能的图示；以及
[0044]图9、10和11是从车辆行驶方向看到的、根据本发明的多连杆后轮轴1，在该多连杆后轮轴I中，板弹簧的形状适合于干扰元件并且适合于车辆的底部结构。
[0045]在不同的附图中，相同的组件总是具有相同的附图标记，因此这些通常仅描述一次。
[0046]附图标记
[0047]I多连杆后轮轴
[0048]2车轮悬架
[0049]3前下控制臂
[0050]4后下控制臂
[0051]5上控制臂
[0052]6拖曳臂
[0053]7车轮轴承
[0054]8 螺栓
[0055]9用于3的轮架侧轴承衬套
[0056]10用于4的轮架侧轴承衬套
[0057]11用于5的轮架侧轴承衬套
[0058]12轮架上用于3和9的枢轴点
[0059]13轮架上用于4和10的枢轴点
[0060]14轮架上用于5和11的枢轴点
[0061]15用于3的车体侧轴承衬套
[0062]16用于4的车体侧轴承衬套
[0063]17用于5的车体侧轴承衬套
[0064]18用于6的车体侧轴承衬套
[0065]19弹簧元件
[0066]20弹簧板
[0067]21防侧摆杆
[0068]22板弹簧
[0069]23前部轮架部分
[0070]24后部轮架部分
[0071]25上控制臂5和板弹簧22之间的悬架臂元件
[0072]26用于22的左边内轴承座
[0073]27用于22的右边内轴承座
[0074]28板弹簧22的中间部分
[0075]29板弹簧22的末端部分
[0076]30副车架
[0077]31用于2的左车轮
[0078]32用于2的右车轮
[0079]33车辆的排气管
[0080]34车辆的底部结构
[0081]35板弹簧的外轴承衬套
[0082]36用于防侧摆杆21的车体侧托架
[0083]37悬架臂元件25和控制臂5之间的轴承衬套
[0084]38上控制臂5上的台肩部
[0085]39板弹簧22的上顶点
[0086]40板弹簧22的左顶点
[0087]41板弹簧22的右顶点
[0088]4239和40之间的左下点
[0089]4339和41之间的右下点
[0090]44用于3和15的体侧枢轴
[0091]455在7上的接触区域
[0092]465的第一区域
[0093]475的第二区域
[0094]4825 的支柱
[0095]49顶点
[0096]50顶点
[0097]Z车轮中心点
[0098]A-A穿过Z的垂直线
[0099]X-X贯穿轮架的中心点Z的车轮轴线
[0100]FH车辆水平线
[0101]Fw车轮体上的接触力
[0102]Fs弹簧力
[0103]Ftb轴承衬套18上的垂直预载荷【具体实施方式】
[0104]图1和图2分别表明了根据现有技术的车辆多连杆轮轴的车轮悬架2的透视图(图1)以及侧视图(图2)。根据现有技术的车轮悬架2被称为拖曳臂式轮轴。
[0105]车轮悬架2通常布置在车辆的两侧，其中在车轮悬架2的对面并且没有示出的车轮悬架的结构是与所示的车轮悬架2的结构完全相同，而是自然地适合于车轮悬架2的侧面具体结构。
[0106]车轮悬架2具有两个下控制臂3和4、上控制臂5以及拖曳臂6。控制臂3、4和5横向于车辆的纵向方向地通过枢轴点12、13和14处的轴承衬套9、10和11枢转连接于轮架7，其中只有轴承衬套11和在轮架7上的它的枢轴点14可以看到。下控制臂3和4的轴承衬套9和10 (未在图1中示出)枢转连接在枢轴点12和13。在图1中，示出了螺栓8，用螺栓8可以以已知的方式使车轮连接至轮架7。
[0107]三个控制臂3、4、5相对彼此平行地延伸并且近似地平行于车辆水平线和车轮轴线X-X。在位于轮架7上与枢轴点12、13和14相对的对应末端上，轴承衬套15、16和17在控制臂3、4和5上成形以用于控制臂3、4和5的车体侧枢转。拖曳臂6是由从轮架7突出的叶片状板构成，并且可以在车体侧通过轴承衬套18枢转连接于车辆车体(未示出)或车架上。拖曳臂6围绕着Y轴线可枢转地安装在车体上(图1)。
[0108]为了将车轮悬架2支承抵靠于车辆车体或车架，车轮悬架2包含减震器(未示出)和螺旋弹簧形式的弹簧元件19。弹簧元件19固定在由后下控制臂4形成的弹簧板20中。弹簧板20以及因此弹簧元件19相对于贯穿车轮中心点Z的垂直线或中心线A-A并且相对于贯穿车轮中心点Z的车轮轴线X-X，朝向后面偏移(向图2中图的右边)。结果，通过弹簧板20作用在车轮悬架2上的弹簧元件19产生的垂直力(弹簧力=Fs)，以及沿着线A-A传递至轮架7的车轮体上的垂直接触力(Fw)，彼此偏斜地作用在对应车轮中心点Z或车轮悬架2上。这引起了拖曳臂6的车体侧轴承衬套18上的增加的垂直预载荷(Ftb)。
[0109]为了稳定，在车轮悬架2和布置在车辆另一侧的车轮悬架之间以防侧摆杆21的形式形成刚性连接，该防侧摆杆21平行于车辆水平线FH延伸并且通过摇臂连接至下后控制臂4。防侧摆杆21还可以通过对称布置的托架36连接至车辆的车体或连接至与车辆的车体连接的车架。在目前的情况下，图1仅示出了夹子形式的左托架36，该托架36适合于防侧摆杆21的横截面。
[0110]图3和4首先以透视图、然后以侧视图示出了根据本发明的多连杆后轮轴I的车轮悬架2。用于车辆的多连杆后轮轴I包含在车辆两侧的车轮悬架2，每个车轮悬架2具有至少一个下控制臂3、4，一个上控制臂5和一个拖曳臂6。将控制臂3、4、5和拖曳臂6的每个的其中一个末端布置在轮架7上。提供了横向于车辆行驶方向地布置在车轮悬架2之间的板弹簧22，其在上控制臂5下面延伸并且在每个末端处通过至少一个悬架臂元件25连接至轮架7。
[0111]明显地，提供了两个将要详细描述的下控制臂3、4。不但在图3，而且在图7至11中示出了，板弹簧22通过悬架臂元件25布置在上控制臂5上。
[0112]图3表明了，与已知的控制臂相比，弹簧板在该已知的控制臂上成形，后下控制臂4保持了它的矩形横截面并且整体成型，这导致了较大的刚度，伴随着减少的重量和降低的成本。明显地，形成了没有螺旋弹簧并且没有防侧摆杆的根据本发明的多连杆后轮轴I。它们的功能已经被布置在上控制臂5下面的横向板弹簧22所承担，因此横向板弹簧22具有双重功能。
[0113]控制臂3、4和5通过轴承衬套9、10和11在枢轴点12、13和14处枢转连接于轮架7。三个横向控制臂3、4和5彼此平行地延伸并且近似地平行于车辆水平线FH并且平行于贯穿车轮中心点Z的车轮轴线X-X。在与轮架7上的枢轴点12、13和14相对的末端上，轴承衬套15、16和17在控制臂3、4和5上成形以用于控制臂3、4和5的车体侧枢转。
[0114]拖曳臂6由叶片状金属板成形，并且在车体侧可以通过车辆的车体(未示出)上或车架上的轴承衬套18枢转。拖曳臂6围绕着Y轴线可枢转地安装在车体上(图3)。
[0115]相对于垂直贯穿车辆中心点Z的线A-A，前下控制臂3通过轴承衬套9在轮架部分23上的枢轴点12枢转，前下控制臂3相对于线A-A在前面。另一个后下控制臂4通过轴承衬套10在轮架部分24上的枢轴点13枢转，后下控制臂4相对于线A-A在后面。上控制臂5通过轴承衬套11在轮架7上的枢轴点14枢转，上控制臂5定中心于线A-A上的车轮中心点Z并且近似地平行于车轮轴线X-X。为了这些，轮架7具有设计为轮架7的组成部分的接触区域45。轴承衬套11可以连接至接触区域45，所以上控制臂5相对于它可移动地安装在轮架7上。
[0116]悬架臂元件25这里通过近似地成形于控制臂5的中间的附加的轴承衬套37安装在控制臂5上，安装在控制臂5的台肩部38。板弹簧22或至少它的相应的末端部分优选地布置在一高度上，轴承衬套35布置在该相应的末端部分，下控制臂3、4——即它们的轴承衬套9、10——布置在该高度上。在此意义上，悬架臂元件25实质上桥接了轮架7上的下控制臂3和4的枢轴点12和13以及上控制臂5上的枢轴点14之间的距离。结果，板弹簧22与下控制臂3和4的枢轴点12和13近似同高地布置，并且优选地在上控制臂5下面、在轮架部分23和24之间定中心。这首先具有板弹簧22取代了多连杆后轮轴I的车轮悬架之间的其它传统的防侧摆杆21的优点。其次，板弹簧22通过在上控制臂5上的枢转有利地在线A-A上偏移，线A-A贯穿车轮中心点Z。因此，如图4所示，由板弹簧22产生的弹簧力Fs和在车轮体上的接触力Fw直接朝向彼此地垂直作用在车轮中心点Z或车轮悬架2。这减少了作用在拖曳臂6的轴承衬套18上的垂直的预载荷Ftb，拖曳臂6通过该预载荷在车辆车体或车架上枢转。因此，轴承衬套18的耐久性和使用寿命可以增强，并且改善了例如后轮轴的NVH行为(噪声、振动、声振粗糙度)。
[0117]图5和6首先以透视图以及其次以从下方的透视图一即从车辆下面朝向车辆地板观看——示出了根据本发明的多连杆后轮轴I的两侧上的、在图3和4中描绘的车轮悬架2，该车轮悬架2作为示例连接至副车架30。
[0118]后悬架2通过布置在上控制臂5和下控制臂3和4的末端上的轴承衬套15、16、17在车体侧枢转连接至横向于车辆的行驶方向——即平行于车辆水平线FH——的副车架30上。
[0119]轴承衬套15不能从图中看到，但是可以假定位于前下控制臂3的体侧枢轴44(图5)的区域中。板弹簧22通过成形在末端上的轴承衬套35在悬架元件25上枢转。
[0120]图5还尤其表明了连接至副框架30的两个轴承座26和27中的板弹簧22的轴承。由于两个轴承座26和27，板弹簧具有位于轴承座26和27之间的中间部分28，以及分别连接到两个弹簧座26和27的两个末端部分29。用于与悬架臂元件25接触的轴承衬套35优选地分别布置在末端部分29上。通过在首次装配时将轴承座26和27沿着板弹簧22的水平延伸范围一即沿着车辆的水平线FH—一的单独调整，可以调整板弹簧22的刚度和预张力。
[0121]上控制臂5具有例如两个邻接的区域46、47 (图3)。第一区域46从它的将要固定至副车架30的末端延伸，在朝向第二区域47的方向上以镰状方式弯曲，第二区域47在对应末端通过轴承衬套14连接至轮架7的接触区域45。上控制臂5的第二区域47设计成实质直线。如果悬架臂元件25在接近上控制臂5的第一区域46的第二区域47处连接至上控制臂5，其中在台肩部38提供轴承衬套37，这是适当的。因此悬架臂元件25可以布置在具有直线设计的臂上，借此，相应的力比在例如图1中所示的设计成完全弯曲的上控制臂上的力更加容易地吸收和传送。如图4所示，轴承衬套14的中心线与线A-A —致，其中轴承衬套35的中心线也与这条线A-A—致。因此，可以实现上述的力朝向彼此的优势。
[0122]如图3更好地所示，用于连接布置在上控制臂5下面的横向板弹簧22的悬架臂元件25由彼此隔开的两个支柱48构成。从图3的绘图平面可以看出，两个支柱48布置在上控制臂5的两侧，作用在接近第一区域46的第二区域47中的它的台肩部38，为这两个支柱48提供轴承衬套37。两个支柱48也安装在板弹簧22上的轴承衬套35上，即在它的末端部分29。板弹簧22的末端部分29设计成以截顶锥的方式逐渐变细(图6)，其中悬架臂元件25的支柱48在圆锥形区域中连接至轴承衬套35。在另一个可能的实施例中，没有在图中示出，可以规定，板弹簧22和上控制臂仅通过悬架臂元件25的一个支柱连接，其中对应支柱于是自然地布置在一侧，尽管可以预期有附加的力矩，但这是有用的。因此还可能将悬架臂元件25作为一体支柱集中地在板弹簧22和上控制臂5的所述的区域中枢转。
[0123]图7和8表明了从行驶方向看的、在车辆的不同运动下的根据本发明的多连杆后轮轴I的弹簧性能的图示。
[0124]图7表明了板弹簧22在多连杆后轮轴I的垂直悬架压缩运动下的形状，其中两个车轮悬架2相同地压缩。车辆的车轮31和32朝向彼此稍微地倾斜(弧形)。这种弹簧压缩运动引起位于板弹簧22的两个轴承座26和27之间的板弹簧22的中间部分28向下朝向地偏转，即向下弯曲，其中板弹簧22整体呈现C型，具有存在于板弹簧22中间的顶点39。在空档状态下，板弹簧22是直线形。
[0125]悬架压缩运动还引起多连杆后轮轴I两侧上的车轮悬架2的控制臂3、4和5朝向车辆的中间倾斜，并且不再与车辆水平线FH或车轮轴线X-X平行地延伸。
[0126]图8表明了车辆处于侧倾运动，例如在转弯时。两个车轮悬架不对称地压缩。在图示中，车辆绘图平面中的左车轮31它的支承表面位于在绘图平面中所示的右车轮32的支承表面的下面。这导致车轮轴线X-X关于车辆水平线FH倾斜一个斜角地延伸。车辆的侧倾运动导致板弹簧22的中间部分28倾斜。板弹簧22的中间部分28的倾斜角在量上近似地相应于车轮轴线X-X的斜角。明显地，中间部分28具有与车轮轴线X-X的斜度相反地延伸的斜度。这里，板弹簧22呈现例如S型，在板弹簧22中，第一顶点49布置在轴承座26的区域中并且另一个顶点50布置在轴承座27的区域中。侧倾运动还引起了车轮悬架2的控制臂3、4和5向上朝向绘图平面中车辆的中间倾斜，左车轮31布置在该车轮悬架2上。以精确的同样方式但在相反的方向上，车轮悬架2的控制臂3、4和5向下朝向绘图平面中车辆的中间倾斜，右车轮32布置在该车轮悬架2上。这里，右和左车轮悬架2的控制臂3、4和5近似地平行于一理想为精确地平行于一车轮轴线X-X延伸。
[0127]最后，图9、10和11表明了根据本发明的多连杆后轮轴I的图示，其中，板弹簧22的形状适合于例如在车辆中间的车辆底部结构中导向的排气管33这样的干扰元件。
[0128]图9表明了处于非簧载状态的多连杆后轮轴I。图10表明了处于对称的、悬架伸展状态的多连杆后轮轴I。图11表明了处于对称的、悬架压缩状态的多连杆后轮轴I。
[0129]板弹簧22的中间部分28是以C型预先弯曲或预先张紧成在排气管33上面，中间部分28在两侧从顶点39至末端部分29地下降至下部点42和43。从点42和43，板弹簧线没有斜度地延伸，其中，在板弹簧22两侧的线在再次下降到上控制臂5上或连接到其上的悬架臂元件25上的枢轴点之前，板弹簧22两侧的线可以在朝向顶点40和41的方向上具有轻微的斜度。这给出了波状形状的板弹簧22，该板弹簧22始终具有在板弹簧22和排气管33或车辆的底部结构34之间的足够的空隙，即在多连杆后轮轴I处于非簧载、悬架伸展或悬架压缩状态中。底部结构34例如可以是燃料箱或用于备用车轮的支承物。
【权利要求】
1.一种用于车辆的多连杆后轮轴，包含在车辆两侧的车轮悬架(2)，每个车轮悬架(2)具有至少一个下控制臂(3、4)、一个上控制臂(5)和一个拖曳臂(6)，其特征在于，将控制臂(3、4、5)和拖曳臂(6)每一个的其中一个末端布置在轮架(7)上，其中提供了布置在车轮悬架(2)之间的板弹簧(22)，其横向于车辆的行驶方向、在上控制臂(5)下面延伸，并且在每个末端处通过至少一个悬架臂元件(25)连接至轮架(7)。
2.根据权利要求1所述的多连杆后轮轴，其特征在于，板弹簧(22)通过对应悬架臂元件(25)枢转连接于上控制臂(5)，其中上控制臂(5)通过轴承衬套(11)连接至轮架(7)。
3.根据权利要求1或2所述的多连杆后轮轴，其特征在于，板弹簧(22)通过对应悬架臂元件(25)枢转连接于对应轮架(7)，以使对应悬架臂元件(25)在轮架(7)上的接触区域的中心线与轮架(7)的中心线(A-A) —致。
4.根据上述任一项权利要求所述的多连杆后轮轴，其特征在于，板弹簧(22)通过至少两个轴承座(26、27)连接至车辆的车架或副车架(30)。
5.根据上述任一项权利要求所述的多连杆后轮轴，其特征在于，板弹簧(22)由钢铁或复合材料组成。
6.根据上述任一项权利要求所述的多连杆后轮轴，其特征在于，板弹簧(22)的形状可以适合于车辆的干扰元件(33、34)。
7.根据上述任一项权利要求所述的多连杆后轮轴，其特征在于，车轮悬架(2)包含两个下控制臂(3、4)，其中一个下控制臂(3)在相对于中心轴线(A-A)的前部轮架部分(23)处枢转连接于轮架(7)，并且另一个下控制臂(4)与此相对地枢转连接于后部轮架部分(24)。
8.根据上述任一项权利要求所述的多连杆后轮轴，其特征在于，将板弹簧(22)的轴承衬套(35)布置在与两个下控制臂(3、4)的轴承衬套(9、10)所安置处的高度实质相同的高度上，悬架臂元件(25)枢转连接于该轴承衬套(35)。
9.根据上述任一项权利要求所述的多连杆后轮轴，其特征在于，上控制臂(5)具有两个邻接的区域，其中第一区域可以通过轴承衬套(17)连接至车架或副车架(30)，其中第一区域设计有镰状弯曲，并且其中上控制臂(5)的第二区域通过轴承衬套(11)连接至轮架(7)，其中第二区域设计为直线形延伸，并且其中悬架臂元件(25)枢转连接于接近第一区域的第二区域。
10.根据上述任一项权利要求所述的多连杆后轮轴，其特征在于，板弹簧(22)可以用做车轮悬架(2)之间的防侧摆杆。
【文档编号】B60G21/05GK104210321SQ201410245898
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2013年6月4日
【发明者】阿尔贝托·吉雷利·康索拉罗, 保罗·赞德伯尔根, 马克·西蒙, 克里斯托夫·迈耶 申请人:福特全球技术公司