用于机动车辆的板簧组件的制作方法

xiaoxiao2021-2-18  130

用于机动车辆的板簧组件的制作方法
【专利说明】用于机动车辆的板簧组件
[0001]本发明涉及一种用于机动车辆的车轮悬架的板簧组件,其中,该板簧组件包括:板簧、用于支承第一弹簧端部的第一接纳装置和用于支承第二弹簧端部的第二接纳装置。
[0002]从DE 10 2010 015 951A1已知一种用于机动车辆的板簧,其由纤维加强塑料生产而成。板簧会适应任何侧向引导力并且将这些侧向引导力转移到板簧接纳装置。该板簧包括弯曲接头部分和弹簧部分,其中弯曲接头部分能补偿弹簧部分长度变化。板簧的两端以抗力矩并且不可移位的方式固定于板簧接纳装置中。
[0003]从DE 102 02 114A1已知一种用于车辆底盘系统的玻璃纤维复合单板弓形弹簧。弓形弹簧的端部由固定的端部附连件而连接到车辆框架并且在中部固定到轮轴上。弓形弹簧具有弯曲形式,其绕中央竖直轴线对称。弹簧包括中央向上弯曲的区域,中央向上弯曲的区域布置于两个向下弯曲的区域之间,两个向下弯曲的区域布置于两个另外的向上弯曲的区域之间。弓形弹簧在载荷下压缩,即经受压力载荷。
[0004]US 2008/0252033A1提出了一种用于机动车辆的车轮悬架的板簧。板簧由纤维加强塑料制成并且在其端部,其连接到弹性构件,而弹性构件固定到机动车辆的底盘。在一实施例中,各端部向上弯曲并且都支承于弹性衬套中从而能绕机动车辆的纵向轴线枢转。
[0005]从DE 10 2009 032 919A1已知一种弹簧组件,其具有由纤维复合材料制成的板簧。板簧包括中央部分和两个邻接的端部,两个邻接的端部各接纳于轴承座中。为了改变该弹簧特征,轴承座之一设有支承器件,当处于载荷下时,该板簧能抵靠该支承器件。
[0006]DE 898 154A1提出了一种用于有轨车辆、具有板簧的悬架系统。板簧的一端设有眼部,经由眼部,板簧支承于底架上。随着弯曲率增加,该板簧的弹簧端部支承于弹性支承件上。
[0007]从DE36 37 281A1已知一种弹簧座,其固定到底盘框架上。提供由塑料制成的板簧,其在一端包括轴承眼并且在另一端相对于弹簧座竖直地被支承。
[0008]从DE 2009 015 662B3已知一种用于机动车辆的、具有板簧的弹簧组件。板簧由纤维复合材料制成并且在一端,其保持在夹持构件中。夹持构件可枢转地固定于机动车辆的轴承座中。在轴承座处设有止挡件,夹持构件能抵靠止该挡件被支承。
[0009]从DE 36 13 804C1已知一种装置,该装置包括由纤维加强塑料制成的板簧和端侧力弓I入零件。该板簧具有楔形端部,其形式配合地夹持到力弓I入零件内。
[0010]本发明的目的在于提出一种用于机动车辆的板簧组件,其易于生产并且易于安装并且当处于载荷下时具有渐进的弹簧刚度。
[0011 ]通过提供一种用于机动车辆的车轮悬架的板簧组件而实现这个目的,这种板簧组件包括:纤维加强塑料制的板簧,其用于弹性地支承机动车辆的车轮载架,其中板簧包括第一端部、弹簧部分、可弯曲部分和第二端部;第一接纳装置,其用于支承第一端部;第二接纳装置,其用于支承第二端部;其中,第一接纳装置和第二接纳装置设计成使得第一端部和第二端部以相对于彼此基本上不可移位的方式保持;其中第一接纳装置和第二接纳装置中至少一个设计成使得相应的相关联端部绕横向于车辆的纵向轴线延伸的枢转轴线被可枢转地支承。板簧构造成使得至少当更高的竖直力从车轮载架引入时,板簧经受拉伸载荷,这也是其被称作拉伸板簧的原因。此适用于弹簧的整个可能行程中的至少一部分。
[0012]该板簧组件的优点在于由于端部以不可移位的方式固定,板簧经受弯曲和拉伸过程。在弹簧中出现的拉伸和弯曲应力彼此叠加并且一起导致渐进弹簧特征。拉伸力在板簧中生成,因为板簧的端部各以不可移位的方式固定于相应接纳装置中。“不可移位”在本上下文中表示端部在机动车辆的纵向方向上固定地夹持,使得当弹簧处于载荷下时它们不能在纵向方向上显著地移位。应了解这意味包括例如更具体地由于载荷相关的弹性变形而在可枢转接纳装置处造成的较小程度的可移位性。在每个接纳装置处,较小程度的可移位性可以达20mm,优选地达10mm。因为板簧端部以基本上不可移位的方式被接纳,拉伸应力随着载荷增加而渐进地增加,使得弹簧的弹簧刚度也渐进地增加。在内置条件下,这意味着随着在机动车辆上的载荷增加,悬架变得更刚硬,这对于机动车辆的驾驶舒适感和驾驶稳定性具有有益的效果。
[0013]分别在弹簧部分和可弯曲部分中生成的应力随着载荷增加而变化并且在它们的单个应力分量方面彼此不同。由于车轮载架所引入的竖直力,弹簧部分特别地经受拉伸载荷,并且由于弹簧部分处于拉伸载荷下,可弯曲部分特别地经受弯曲。在本上下文中“具体地”或“基本上(显著地)”也涵盖在具有另外载荷分量的任何给定载荷条件下,相应地,在弹簧的相应部分中能生成应力分量,或者,单个应力分量随着载荷变化而变化。
[0014]“接纳装置中至少一个”表示根据第一可能性,第一接纳装置和第二接纳装置中的仅一个设计为用于相关联弹簧端部的可枢转且无力矩支承件,而相应的另一接纳装置提供为刚硬并且抗力矩支承件形式。可枢转性导致绕枢转轴线的无力矩情形,使得在本公开中,术语“可枢转”和“无力矩”同义地使用。抗力矩支承件是不可枢转,并且在本公开中,因此被称作“刚硬的”。根据弹簧行为所要满足的要求,自由地选择以使可枢转(无力矩)和刚硬(抗力矩)支承件与弹簧部分或者与可弯曲部分相关联。根据第二可能性,也可能,两个接纳装置都设置为无力矩支承件的形式。
[0015]无力矩支承件导致在弹簧与接纳装置之间在接纳装置上减小的力。更特别地无力矩支承件实现为支承相关联端部以便可绕接纳装置中的枢转轴线或者相对于固定部件枢转。枢转轴线优选地至少基本上横向于纵向车辆轴线延伸:其中应包括相对于纵向车辆轴线的法线±10°的角度偏差。枢转支承件优选地设计成使得可枢转地接纳的弹簧端部能绕枢转轴线进行最小10°和/或直到最大60°、优选地25°至45°的旋转角的旋转运动。
[0016]根据优选弹簧,悬架部分设置为第一弹簧腿形式并且可弯曲部分设置为板簧的第二弹簧腿形式,其中第一弹簧腿和第二弹簧腿在长度和/或曲率方便彼此不同。在板簧的内置条件下,车轮载架固定到弹簧部分上,经由弹车轮载架,车辆车轮的力被引入到板簧内。因此,在安装状态,弹簧部分优选地基本上在机动车辆的纵向或水平地延伸。在车辆中的内置条件下,可弯曲部分优选地具有在竖直方向上的主要延伸方向。由车轮载架引入到弹簧部分内的竖直力导致在弹簧部分中的拉伸载荷,而这种拉伸载荷导致可弯曲部分朝向与可弯曲部分远离的弹簧端部弯曲。
[0017]通过在构造上关于诸如截面积、长度或宽度等物理参数来设计弹簧部分和可弯曲部分,能设置悬架行为或者板簧的渐进。由此以下适用:可弯曲部分越长并且截面积越小,弹簧就越软;并且反之亦然;可弯曲部分越短或越厚,弹簧就越刚硬。
[0018]在一优选实施例中,弹簧部分包括在弹簧的未加载的内置条件下的下凸曲率。“未加载的内置条件”特别地表示并无力施加到板簧上。然而,设置为在板簧的加载的内置条件,最大弹簧偏转时,板簧部分具有下凹曲率。换言之,在荷载时,弹簧部分的曲率发生从凸到凹的变化,其中在这两个位置之间经历中性位置。在初始加载时,其中弹簧部分下侧是凸的,特别地存在弯曲应力和压缩应力。随着载荷增加,下凸曲率变得扁平,其中在弹簧部分中的压力应力初始增加,然后再次减小并且最终变成零。其中弹簧部分基本上无压缩和拉伸应力的位置限定中性位置。板簧优选地被设计成使得在已安装的准备偏转的载荷条件下存在中性位置,即静止无装载或轻装载的车辆。在载荷增加时,即在装载条件下或者在动态弹簧偏转下,弹簧进一步弹性变形,其中弹簧部分的张力载荷逐渐增加。换言之,板簧优选地被设计成板簧部分,在由于从车轮载架引入的竖直力而弹性变形的情况下,在第一弹簧行程范围内承受压力载荷,并且在载荷增加并且弹性变形增加时,在第二弹簧行程范围内承受拉力载荷。
[0019]可弯曲部分优选地包括在弹簧内置条件下的下凹曲率。在弹簧部分与可弯曲部分之间,可以设置弯曲连接部分,其半径小于可弯曲部分的半径和/或小于弹簧部分的半径。
[0020]根据一优选实施例,弹簧部分大于可弯曲部分,其中在悬架部分与可弯曲部分之间的比例,更特别地大于3:1,更特别地大于4:1或者甚至大于5:1。根据一可能实施例,在弹簧部分与可弯曲部分之间的比例可以特别地小于10:1,更特别地小于9:1或者甚至更特别地小于8:1,其中应了解所述上值和下值可以彼此任意组合。
[0021]较长弹簧腿、或者较短弹簧腿相对于无力矩 或抗力矩接纳装置的关联可以根据所需弹簧行为自由选择。如果较长弹簧腿以抗力矩方式支承并且如果较短弹簧腿以无力矩方式支承,实现相对较高的弹簧刚度和高弹簧力。反之亦然,即,如果较长弹簧腿以无力矩方式支承并且如果较短弹簧腿以抗力矩的方式支承,弹簧刚度和弹簧力将以减小数倍。如果板簧的两端以无力矩的方式支承,发生最低弹簧刚度和弹簧力。
[0022]除了被配置为弹簧部分的第一弹簧腿和被配置为可弯曲部分的第二弹簧腿之外,可以设置一个或多个另外的弹簧腿。更特定而言,能提出:在弹簧部分的两端,附连相应可弯曲部分。然而,设置至少一个可弯曲部分,利用可弯曲部分,能设置在载荷条件下作用于弹簧部分上的拉伸应力。
[0023]具有以无力矩的方式支承的相关联弹簧端部的至少一个接纳装置可以包括止挡件,止挡件限制板簧绕枢转轴线的枢转移动。如果无力矩支承件用于板簧的两端,第一接纳装置和/或第二接纳装置可以相应地设有限位止挡件。通过合适地设计止挡件,能影响板簧的弹簧行为。因为如果板簧到达止挡件并且因此限制了板簧的枢转力矩,那么弹簧力增加,这导致弹簧刚度逐渐增加的渐进。在一优选实施例中,可变地设置限位止挡件,使得能易于改变或设置特征性力-行程曲线。
[0024]为了实现简单的生产过程和高强度,更特别地提出了第一端部和/第二端部保持未经机械加工,更具体地无内孔。为了确保弹簧端部牢固地接纳于接纳装置内,甚至是在高载荷下也如此,有利地,第一端部和/或第二端部是楔形,厚度朝向端部增加。以此方式,防止板簧从接纳装置滑出。
[0025]弹簧部分优选地包括用于适应车轮载架的中央接纳区域,其中中央接纳区域更特别地具有比弹簧部分的邻接区域更大的厚度。更大的厚度确保了在接纳区域中的应力保持较低,同时,接纳区域形成用于将力从车轮载架引入的区域。接纳区域更特别地包括平面上侧和/或平面底侧,其相对于彼此平行地延伸。这确保了待连接到车辆车轮的板簧的载架部分的良好的力引入条件。所述平面接纳区域可以包括大约150mm至200mm的长度。
[0026]根据一优选实施例,板簧被生产为单件。例如可以通过树脂传递模制(RTM)或通过压制来生产板簧。通过将板簧生产为单件,能避免在接合部等处的机械强度减小。更特别地,该弹簧可以在压制过程中由单向预浸渍纤维、即具有硬质塑料或热塑性塑料基质的所谓预浸体生产而成。以此方式,能易于生产在未加载条件下具有所希望形状的板簧。
[0027]用于提供无力矩支承的接纳装置可以包括接纳构件以及夹持构件,相对于固定部件,接纳构件被支承为绕枢转轴线枢转,夹持构件可释放地连接到接纳构件,其中板簧的端部可以夹持在接纳构件与夹持构件之间。能以任何合适连接器件,例如通过栓接连接来实现在接纳构件与夹持构件之间的可释放连接。
[0028]用于提供抗力矩支承的接纳装置可以包括附连到固定部件上的接纳构件以及可释放地连接到接纳构件上的夹持构件,其中弹簧的端部能夹持于接纳构件与夹持构件之间。接纳构件以不移位并且旋转固定的方式保持在固定部件处,该固定部件例如是机动车辆的底盘部分,使得绕机动车辆的横向轴线作用的任何弯曲力矩可以从板簧引入到接纳装置内。
[0029]根据一可能实施例,弹簧部分和可弯曲部分中至少一个包括沿着长度可变的厚度。作为替代或补充,弹簧部分和可弯曲部分中至少一个可以包括沿着长度基本上恒定的宽度。“基本上恒定”将包括特别地至多±5%的特定公差偏差。根据另一可能实施例,板簧的截面可以沿着长度基本上恒定,而沿着高度的厚度可变。更特定而言,板簧的厚度可以在车轮载架接纳装置的区域或者在板簧的端部增加。由于恒定截面,确保了板簧纤维沿着长度均匀延伸,这导致高强度。然而,也可能截面积沿着板簧的长度可变,这可以例如通过在相关区域中提供额外预浸体层而实现。
[0030]将在下文中,参考附图来解释本发明的优选实施例,在附图中:
[0031]图1示出了在第一实施例中用于机动车辆的车轮悬架的创造性板簧组件,
[0032]A)三维视图;
[0033]B)俯视图;
[0034]C)侧视图;
[0035]图2示出了根据图1的板簧组件的特征性载荷-位移曲线;
[0036]图3示出了在第二实施例中用于机动车辆的车轮悬架的创造性板簧组件,
[0037]A)三维视图;
[0038]B)俯视图;
[0039]C)侧视图;
[0040]D)处于应力消除情形下的第一支承件;
[0041 ] E)处于第一止挡位置的第一支承件;以及
[0042]F)处于第二止挡位置的第一支承件;
[0043]图4示出了根据图3具有三种不同止挡设置的板簧组件的这些特征性载荷-位移曲线;
[0044]图5示出了在第三实施例中用于机动车辆的车轮悬架的创造性板簧组件,
[0045]A)三维视图;
[0046]B)俯视图;
[0047]C)侧视图;
[0048]图6示出了在第四实施例中用于机动车辆的车轮悬架的创造性板簧组件,
[0049]A)三维视图;
[0050]B)平面图;
[0051]C)侧视图;
[0052]在下文中,将一起描述图1A)至图1C)。它们示出了第一实施例中的板簧组件2。板簧组件2包括:板簧3,其由纤维加强塑料制成,用于弹性地支承机动车辆的车轮载架;第一接纳装置4,其用于支承板簧3的第一端部5;以及,第二接纳装置6,其用于支承板簧的第二端部7。
[0053]始于第一端5,板簧3包括第一弹簧腿8和第二弹簧腿10,其中两个弹簧腿8、10由过渡部分9连接到彼此。第二弹簧腿10止于第二端部7,第二端部7固定于第二接纳装置6中。第一弹簧腿8用于接纳车轮载架(未图示),车辆车轮固定到车轮载架上。为此目的,第一弹簧腿8包括中央接纳区域12,中央接纳区域12具有一厚度D12,该厚度D12大于其侧向邻接区域的厚度。接纳区域12的上侧13和底侧14包括更具体地相对于彼此平行地延伸的平面。由于所述平面,安装程序较为容易并且确保了力从车轮载架均匀地引入到板簧3。接纳区域12可以包括例如150mm至200mm的长度。
[0054]在安装条件下,第一弹簧腿8的主要延伸方向是沿机动车辆的纵向方向或横向方向,而第二弹簧腿10的主要延伸方向在机动车辆的竖直方向。在安装条件下,第一端5优选地朝向行驶方向(向前),而第二端7定位于后端,并且更特别地,朝向下。当板簧组件处于载荷下时,第一弹簧腿8偏转并且因此形成弹簧部分。当板簧3处于载荷下时,第二弹簧腿10弯曲并且因此形成可弯曲部分。在超过板簧的中性位置后,从车轮载架引入到弹簧部分10内的竖直力导致在弹簧部分中的拉伸载荷,这种拉伸载荷造成可弯曲部分朝向与可弯曲部分远离的端部5弯曲。在到达弹簧的中性状态之前,特别地在弹簧部分8中存在弯曲应力和压缩应力。
[0055]第一弹簧腿8和第二弹簧腿10可以在其长度和/或其曲率方面彼此不同。在本实施例中,弹簧部分8的长度比可弯曲部分10的长度大数倍,弹簧部分的长度相对于可弯曲部分的长度的比例优选地大于5并且小于10。而且,可以看出,在以虚线示出的未加载的内置条件下,弹簧部分8具有下凸曲线或者上凹曲率,更特别地平均曲率半径R8。由于引入竖直力而使弹簧加载,弹簧部分被向上作用上,由此,生成初始弯曲和压缩应力直到到达中性位置,在中性位置,弹簧部分基本上是直的。当超过了中性位置时,弹簧部分8的曲率改变,SP,其变成下凹曲率和上凸曲率。超过了中性位置,在弹簧部分8中的弯曲应力与拉伸应力叠加。由此,拉伸应力随着载荷增加而增加,因此增加了板簧3的弹性变形,得到渐进的弹簧特征。以虚线绘出在最大偏转时的加载安装情形。可以看出弹簧部分8清楚地向上弯曲并且可弯曲部分10朝向第一接纳装置4弯曲。
[0056]第一弹簧腿8经由过渡部分9变为第二弹簧腿10,其中第二弹簧腿10具有下凹曲率或上凸曲率。因此,板簧延伸部的曲率变化在过渡部分9中发生。通过配置第一弹簧腿8(其也被称作弹簧部分)、过渡部分9和第二弹簧腿(其也被称作可弯曲部分),能设置在载荷下的弹簧行为和因此板簧3的渐进。为此,其总体上适用:可弯曲部分10越长,弹簧就越刚硬。在本实施例中,板簧部分8的半径R8比过渡部分9的半径R9大数倍并且大于可弯曲部分10的半径R10。
[0057]第一接纳装置4设计成使得板簧3的第一端5以不可移位并且无力矩的方式接纳于其中。更特别地,提出了第一端5在参考所有三个轴线(x,y,z)移位上基本上是刚硬的。根据上述定义,不可移位的支承件具有达20mm的微小移位,这种微小移位例如能 由于弹簧处于荷载下时接纳装置的弹性变形造成。实现了无力矩支承,因为端部5被支承以能绕第一接纳装置4的枢转轴线X4枢转。在内置条件下,枢转轴线X4近似横向于纵向车辆轴线延伸,可以设想到某些角度偏差。更特定而言,提出了:弹簧端部5可以相对于接纳装置以最小10°和/或最大60°、优选地25°至45°的旋转角枢转。相对于其它两个轴线(y,z),弹簧端部5也在旋转方向上保持基本上是刚硬的,即,其不可枢转。
[0058]第一接纳装置4包括接纳构件15和夹持构件18,接纳构件15相对于固定载架6由合适支承器件17支承从而可绕枢转轴线X4旋转,夹持构件18由例如栓接连接件19可释放地连接到接纳构件15。板簧3的第一端部5为楔形并且其厚度朝向其端部减小。以此方式,有效地防止端部5从第一接纳装置4移出,即使在板簧处于最大载荷的情况下也是如此。板簧3的第一端部的可枢转或无力矩支承导致接纳装置4中的各力减小,所述各力在弹簧与接纳装置之间是有效。
[0059]相对的第二端部7接纳于第二接纳装置6中,其中第二接纳装置6形成用于第二端7的抗力矩和不可移位的支承件。为此目的,第二接纳装置6包括接纳构件20和夹持构件22,接纳构件20连接到固定构件,夹持构件22可释放地连接到接纳构件20,例如由栓接连接件23进行连接。第二端部7固定地夹持在夹持构件22与接纳构件20之间,其中也在此情况下,特别地提出:板簧3以楔形方式朝向其端部加宽。以此方式,确保了可靠的固定条件,即使在最大载荷下也是如此。
[0060]而且,可以看出板簧3沿着其长度具有基本上恒定的宽度B3,而厚度D3沿着其长度可变。局部加厚的部分、特别是在端部5、7的区域中或者在中央区域12中的局部加厚部分确保了张力减小。可以例如通过在相应区域中的预浸料制附加层实现局部加厚部分。
[0061]板簧3优选地生产为单件,例如,通过压制过程进行生产,该压制过程涉及使用使单向预浸渍纤维,即具有硬质塑料或热塑性塑料基质的所谓的预浸体。其它生产过程诸如树脂注射模制(RMT)也是可能的。
[0062]图2示出了根据图1的板簧组件2的力路径特征性曲线FbhY轴线示出为力F,并且X轴线示出为位移s。可以看出力F随着弹簧行程增加而增加。分别地,随着机动车辆载荷增加和弹簧偏转增加,所述渐进特征性弹簧曲线导致更刚硬的悬架,这有利地实现了机动车辆的驾驶舒适性和驾驶稳定性。
[0063]在图2中以虚线示出了中性位置N,在此位置,弹簧部分8基本上是直的,既无压缩应力也无拉伸应力。在直到到达中性位置N的弹簧行程范围中,弹簧部分在下侧上是凸出弯曲的。在中性位置N左边的这个区域中,板簧3的弹簧刚度F(s)基本上恒定。特别地,在弹簧部分8中存在直到到达中性位置N随着弹性变形增加而减小的弯曲应力和压缩应力。当超过中性位置N时,即当从弹簧部分8的下凸曲率变为下凹曲率时,除了弯曲应力之外,还生成拉伸应力,拉伸应力随着载荷增加而增加,使得因此板簧3的弹簧刚度F(s)渐进地增加。这个区域在中性位置N的右边。
[0064]可以在板簧3的诸如个别板簧部分以及接纳装置4、6的长度、宽度和厚度等物理特征方面适当地设计板簧3来影响本发明的板簧组件的特征性力-位移曲线F(s)的进展。在原则上,可自由地选择使较长弹簧腿8和较短弹簧腿10分别与无力矩接纳装置4和抗力矩接纳装置6相关联。在根据图1具有长弹簧腿8的无力矩支承和短弹簧腿10的抗力矩支承的实施例中,在板簧3中发生相对较低弹簧力,这因此也具有相对较低的弹簧刚度。然而,根据悬架系统所要满足的要求,也能选择不同的组件,这些不同的组件将在下文中更详细地描述。
[0065]将在下文中一起描述的图3A至图3F示出了在第二实施例中的本发明的板簧组件3,其大致对应于根据图1的实施例,使得就共同特征而言,参考上文的描述。相同部件和彼此相对应的部件被赋予与图1相同的附图标记。
[0066]根据图3A)至3F)的本实施例的特殊设计特点在于第一接纳装置4的设计。其也设计用于向板簧3的第一端部5提供无力矩和抗移位支承。除了根据图1的实施例之外,在本实施例中,设置止挡件24,其分别限制了接纳构件25和夹持构件18在周向方向上的枢转力矩。限位止挡件24包括例如通过螺纹连接而固定地连接到载架16上的两个板25。在止挡板的上端设有螺纹内孔,螺栓26能螺接于螺纹内孔内。螺栓26的螺纹端部与支承构件3合作使得当板簧3在载荷下并且绕枢转轴线X4枢转时夹持构件18挡靠销端部。限位止挡件24具有固定大体无力矩支承的效果,使得在板簧3到达止挡件后,绕枢转轴线X4作用的任何弯曲力矩由第一接纳装置4容纳并且支承。因此,板簧组件3的特征性力-位移曲线F(s)的渐进性朝向更短距离移位。可以根据需要通过旋转螺栓26而逐步地调整限位止挡件24和因此特征性力-位移曲线F(s)。
[0067]图3D以侧视图更详细示出了在板簧3的未加载条件下第一接纳装置4。能看到在夹持构件18与螺栓26的端部之间的距离。图3E)示出了在板簧组件3的加载条件下的第一接纳装置4。可以看出,由于在板簧3上的载荷,第一弹簧腿8绕枢转轴线X4以逆时针枢转旋转直到夹持构件18挡靠螺纹销26的端部。相关联的力-位移曲线F(s)在图4中以虚线形式示出。绘出转折点27,在转折点27处,实现了弹簧力F的突然增加。
[0068]图3F)示出了第一接纳装置4,其中,止挡件24在早期阶段变得有效,使得已经在较短旋转行程时抑制弹簧支承件的旋转移动。为此目的,螺栓26进一步旋转到载架板25的螺纹内孔中,使得在较短弹簧行程之后,夹持构件18搁靠在止挡件24上。在图4中以连续线示出了相关联的特征性力-位移曲线F(s) ’。可以看出,以较短弹簧行程(s)’,到达点27’,从这个点继续,发生力F’的突然增加。总之,因此与较长弹簧行程直到图3E)所示的切换点的情况相比,实现了更陡的力-位移曲线F(s) ’。
[0069]图5A至图5C)示出了本发明的板簧组件2的另一实施例,其大致对应于根据图1的实施例,使得就共同特征而言,参考上文的描述。在本文中,相同的细节和彼此相对应的细节被赋予与图1相同的附图标记(带有引号)。
[0070]根据图5的本实施例的特点在于无力矩支承件和抗力矩支承件相对于图1交换,这意味着第一接纳装置4 ’形成对弹簧端部5的抗移位和抗力矩支承,而第二接纳装置6 ’形成对第二弹簧端部抗移位和无力矩的支承。在此情况下,术语“抗移位”也可以包括当弹簧3处于载荷时端部5在机动车辆的纵向方向上的微小移位。在本实施例中,参照所有三个轴线(X,y,z),第一端5在移位意义和旋转意义上被保持基本上刚硬。第二端7保持在参照横向轴线(X)的旋转方向上可移动,并且参照纵向轴线和垂直轴线(y,z),该第二端7保持在旋转意义上基本上是刚硬的。
[0071 ]接纳构件15 ’固定地连接到载架16,例如连接到底盘部分,其中“固定地”表示在接纳构件15’与载架16之间不发生相对运动,诸如不发生移位运动或枢转运动。板簧3的端部5夹持于夹持构件18’与接纳构件15’之间,张紧螺栓(未图示)螺接到相应螺纹内孔内。
[0072]板簧3的第二端部7支承在第二接纳装置6’中,该第二接纳装置6’提供为无力矩支承件形式。提供可枢转的接纳构件20’,该可枢转的接纳构件20’由合适支承件17’相对于固定载架元件16’支承以便可绕枢转轴线X6’枢转。板簧3的楔形端部7夹持在可枢转的接纳构件20 ’与夹持构件22 ’之间,使得其在第二接纳装置6 ’中不可移位,但能够可旋转地运动。
[0073]通过使无力矩支承件与第一端部5或者第一弹簧腿8相关联,生成相对较高的弹簧刚度或相对较高的弹簧力,即,相关联的特征性载荷-位移曲线F(s)具有比根据图1的实施例更陡的渐进。
[0074]将在下文中一起描述的图6A)至6C)示出在另一实施中的本发明的板簧组件2,这个实施例对应于根据图1和根据图5的实施例的组合,使得,就共同特点而言,参考上文描述。由此,相同细节和彼此相对应的细节被赋予与图1至图5相同的附图标记。
[0075]根据图6的本实施例的特殊特点在于第一接纳装置4和第二接纳装置6’都形成无力矩支承件。为此目的,用于夹持第一弹簧腿8的端部5的第一接纳装置4支承为可绕枢转轴线X4枢转。第二弹簧腿10的相对第二端7相应地支承于接纳装置6中以便可绕枢转轴线X6枢转。在两个弹簧端部5、7处,优选地应相对于相关联的接纳装置具有最小10°和/或最大60°、优选地25°至45°的可枢转性。板簧3的两个端部5、7各在纵向方向上不可移位地夹持在接纳装置4、6 ’内,并且在此情况下,上述“不可移位支承件”的定义也适用 。为了实现不可移位支承,楔形端部5、7各固定于接纳构件15、20 ’与夹持构件18、22 ’之间。
[0076]通过根据本实施例以无力矩的方式来支承两个弹簧端部5、7,生成特别低的弹簧刚度和弹簧力,即,板簧组件2的特征性力-位移曲线F(s)具有特别平坦的线迹。
[0077]对于所有上文提到的实施例,适用的是:在内置条件下,第一端5或较长弹簧腿8定位于车辆前部,并且由此第二端7或第二接纳装置6定位于后部。相反的布置也是可以的。
[0078]本发明的板簧组件2的优点在于由于端部5、7以不可移位的方式固定,板簧3可以经受弯曲和拉伸载荷。在弹簧3中出现的拉伸和弯曲应力彼此叠加并且一起导致渐进的特征性弹簧曲线F(s)。因为端部5、7沿轴向在纵向方向上固定地被夹持,所以产生拉伸力。当弹簧3经受载荷时,所述端部5、7因此不能朝向彼此移动,这导致渐进的特征性曲线。端部5、7中至少一个的无力矩支承与抗力矩支承相比在板簧中导致减小的应力。
[0079]附图标记列表
[0080]2板簧组件[0081 ] 3 板簧
[0082]4第一接纳装置
[0083]5第一端部
[0084]6第二接纳装置
[0085]7第二端部
[0086]8弹簧部分/第一弹簧腿
[0087]9过渡部分
[0088]10可弯曲部分/第二弹簧腿
[0089]12中央区域
[0090]13 上侧
[0091]14 底侧
[0092]15接纳构件
[0093]16 载架
[0094]17支承件
[0095]18夹持构件
[0096]19螺纹连接件
[0097]20接纳构件
[0098]22夹持构件
[0099]23螺纹连接件
[0100]24限位止挡件
[0101]25 板
[0102]26 螺栓
[0103]27弯曲点
[0104]B 宽度
[0105]D 厚度
[0106]F 力
[0107]L 长度
[0108]R 半径
[0109]s 行程
[0110]X枢转轴线
【主权项】
1.一种用于机动车辆的车轮悬架的板簧组件,包括: 纤维加强塑料制的板簧(3),其用于弹性地支承所述机动车辆的车轮载架,其中所述板簧(3)包括第一端部(5)、弹簧部分(8)、可弯曲部分(10)和第二端部(7); 第一接纳装置(4),其用于支承所述第一端部(5); 第二接纳部分装置(6),其用于支承所述第二端部(7); 其中,所述第一接纳装置(4)和所述第二接纳装置(6)设计成使得所述第一端部(5)和所述第二端部(7)相对于彼此以不可移位的方式保持,使得所述板簧(3)随着从所述车轮载架引入的竖直力造成的载荷增加而逐渐增加地经受拉伸载荷; 其特征在于,所述第一接纳装置和第二接纳装置(4、6)中至少一个设计成使得所述相应的相关联端部(5、7)绕横向于所述车辆的纵向轴线延伸的枢转轴线(X4、X6)被可枢转地支承。2.根据权利要求1所述的板簧组件,其特征在于, 所述至少一个接纳装置(4、6)设计成使得所述相关联端部(5)能够绕所述枢转轴线(X4、X6)最小枢转10°和/或最多枢转60°。3.根据权利要求1或2所述的板簧组件,其特征在于, 所述至少一个接纳装置(4、6)包括限位止挡件(24),所述限位止挡件(24)限制所述板簧(3)绕所述枢转轴线(X4、X6)的枢转运动。4.根据权利要求1至3中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述弹簧部分(8)比所述可弯曲部分(10)更长,其中,所述弹簧部分(8)的长度与所述可弯曲部分(10)的长度的比例大于3:1并且小于10:1。5.根据权利要求1至4中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述板簧(3)设计成使得所述弹簧部分(8)当由于从所述车轮载架引入的竖直力而弹性变形时在第一弹簧行程范围内经受压力载荷并且在第二弹簧行程范围内经受拉伸载荷。6.根据权利要求1至5中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述弹簧部分(8)具有在所述板簧(3)的未加载的内置条件下的下凸曲率和在所述板簧(3)的加载的内置条件下在最大弹簧偏转时的下凹曲率。7.根据权利要求1至6中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述弹簧部分(8)在所述板簧(3)的部分加载内置条件下基本上无拉伸和压缩应力。8.根据权利要求1至7中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述可弯曲部分(10)具有在所述板簧(30)的内置条件下的下凹曲率。9.根据权利要求1至8中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 在所述弹簧部分(8)与所述可弯曲部分(10)之间设置有过渡部分(9),其中,所述过渡部分(9)的半径(R9)小于所述可弯曲部分(10)的半径(R10)并且/或者小于所述弹簧部分(8)的半径(R8)。10.根据权利要求1至9中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述弹簧部分(8)具有沿着长度(L)的可变厚度(D)和基本上恒定的宽度(B)。11.根据权利要求1至10中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述第一端部(5)和/或所述第二端部(7)未经机械加工,更具体地,无内孔。12.根据权利要求1至11中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述第一端部(5)和/或所述第二端部(7)为楔形,具有朝向端部增加的厚度。13.根据权利要求1至12中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述弹簧部分(8)包括用于接纳车轮载架的中央接纳区域(12),其中,所述中央接纳区域(12)的厚度(D12)大于所述弹簧部分(8)的与所述中央接纳区域(12)邻接的区域的厚度。14.根据权利要求13所述的板簧组件,其特征在于, 所述接纳区域(12)包括平面上侧(13)和/或平面底侧(14),其中,所述接纳区域(12)的所述上侧(13)和所述底侧(14)更具体地相对于彼此平行地延伸。15.根据权利要求1至14中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述板簧(3)通过树脂传递模制或者通过压制而制成。16.根据权利要求1至15中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 为了确保无力矩支承,所述至少一个接纳装置(4、6’)包括接纳构件(15、20’)以及夹持构件(18、22),所述接纳构件(15、20’)相对于所述固定部件(16、16’)绕所述枢转轴线(父4、X6 ’)被枢转地支承,所述夹持构件(18、22)能够可释放地连接到所述接纳构件(15、20 ’),其中,所述板簧(3)的所述端部(5)能夹持于所述接纳构件(15、20’)与所述夹持构件(18、22)之间。17.根据权利要求1至16中任一项所述的板簧组件,其特征在于, 所述第一接纳装置和第二接纳装置(4’,6)之一设计成使得所述相关联端部(5、7)以抗力矩的方式支承于所述接纳装置(4’、6)中。18.根据权利要求17所述的板簧组件,其特征在于, 为了确保抗力矩支承,所述接纳装置(4’、6)包括接纳构件(15’、20)以及夹持构件(18’、22),所述接纳构件(15’、20)固定到固定部件(16、16’),所述夹持构件(18’、22)能够可释放地连接到所述接纳构件(15、20’),其中,所述板簧(3)的所述端部(5、7)能夹持于所述接纳构件(15 ’、20)与所述夹持构件(18 ’、22)之间。
【专利摘要】本发明涉及一种用于机动车辆的车轮悬架的板簧装置,包括:由纤维加强塑料构成的板簧(3),其用于弹性地支承机动车辆的车轮载架,其中板簧(3包括第一端段(5)、弹簧悬架段(8)、可弯曲段(10)和第二端段(7);第一接纳装置(4),其用于安装第一端部(5);第二接纳装置(6),其用于安装第二端部(7);其中第一接纳装置(4)和第二接纳装置6)设计成使得第一端部(5)和第二端部(7)相对于彼此以不可移位的方式保持;其中第一接纳装置(4)和第二接纳装置(6)中的至少一个设计成使得相应的相关联端部(5、7)以无扭矩的方式支承于接纳装置(4、6)中。
【IPC分类】F16F1/368
【公开号】CN105492796
【申请号】CN201480041712
【发明人】C·韩, R·福斯特, V·科博勒夫, D·穆勒, L·曼科
【申请人】穆尔和本德公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年7月23日
【公告号】DE102013107889A1, EP2885554A1, US20160159181, WO2015011181A1

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