异型棒材和由其制出的车辆弹簧的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种由扁棒钢、尤其是弹簧钢制成的、用于制造热变形的、尤其是轧制的车辆弹簧的异形棒材以及一种用于制造这种异形棒材的方法。
[0002]本发明还涉及一种包括细长弹簧体的车辆弹簧，该弹簧体由异形棒材热变形制出、尤其是轧制出，以及一种用于制造这类车辆弹簧的方法。
[0003]此外，本发明涉及还一种用于车辆的弹簧系统。
【背景技术】
[0004]在本发明的应用领域中，车辆弹簧可理解为空气弹簧(导杆弹簧)、抛物线弹簧、板簧、尤其是单片或多片抛物线弹簧，其由扁棒钢制成。
[0005]在本发明的范围中，车辆弹簧由扁棒钢、优选弹簧钢在约800至1200°C的温度下热变形、尤其是轧制出。在由扁棒钢热变形的车辆弹簧中，车辆弹簧通过材料获得其弹性功能，即车辆弹簧基于原始材料具有固有弹性作用。根据EN 10089，3.1弹簧钢被描述如下:“材料，经淬火和回火处理后的特性尤其适合于各种类似弹簧的组件的制造。钢的弹性取决于其弹性变形能力，由于该特性变形能力，钢能承受给定范围内的载荷且在移去负载时没有表现任何永久变形…”。
[0006]已知这样的弹簧系统，在其中支架被铸造(如DE 10 2008 061 190中所公开的)或焊接(如WO 2003/064192中所公开的)；所述支架并非传统意义上的弹簧。与可热变形钢相反，这种支架不能热变形，而是只能在高得多的温度下被处理。与此不同，由弹簧钢制成的扁棒钢几乎不能焊接。另外，铸造或焊接的支架通过其材料特性在用于弹簧系统的状态中不具有良好弹性作用。基于材料特性这些支架本身构成刚性系统。该系统的弹性作用通过支架的特殊连接、大多通过构造在支架中的孔眼或由橡胶制成的支架轴承才得以实现。
[0007]在以锻钢锻造时(如在W02009/014423中所公开的)不通过轧制由扁棒钢制成的异形棒材来制造弹簧。
[0008]车辆弹簧应用于汽车、尤其是在商用车辆或拖车(牵引式车辆)中。汽车工业的要求一方面以减少单个部件的重量为特征，另一方面所述要求基于不断提高的发动机性能以各个组件承受越来越高的机械载荷为特征。由扁棒钢热变形的车辆弹簧的问题在于，不能简单地减小车辆弹簧的重量，因为车辆弹簧、尤其是弹簧体基于其弹性作用必须承受不同于铸造或焊接产品的载荷。迄今为止，以下述方式减小车辆弹簧的重量:以相同的、用于制造车辆弹簧的原始材料为基础，为了提高表面应力这样改变完成的车辆弹簧的几何形状，使得车辆弹簧可被更加紧凑地构造。
【发明内容】
[0009]本发明所基于的任务在于提供一种开头所提类型的车辆弹簧，其重量与传统的车辆弹簧相比减小，且确保弹簧体的固有弹性功能并且不降低承受机械载荷的能力。在某些应用情况下，也可实现更为紧凑的结构方式。
[0010]该任务借助具有权利要求1特征的异形棒材以及具有权利要求10特征的用于制造异形棒材的方法来解决。
[0011]另外，该任务借助具有权利要求11特征的车辆弹簧以及具有权利要求24特征的用于制造车辆弹簧的方法来解决。
[0012]另外，该任务借助具有权利要求26特征的用于车辆的弹簧系统来解决。
[0013]根据本发明规定，所述异型棒材具有至少一个材料空隙，该材料空隙至少设置在异型棒材的长度的部分区域上。因此由该异形棒材制出的车辆弹簧可通过所使用的原始产品的几何形状减少约30%或更多，且在此不降低弹簧体的力吸收和弹性作用。在相同的重量下也可制造更为紧凑的车辆弹簧。
[0014]在本发明的范围中异形棒材优选由根据DIN EN 10089的弹簧钢制成。
[0015]在一种特别优选的实施方式中，材料空隙在异型棒材的整个长度上延伸。
[0016]另外，优选异型棒材的横截面形状在其整个长度上是相同的，也就是说异形棒材的横截面形状在其整个长度上不变。
[0017]在本发明的范围中，异型棒材具有上侧、下侧和两个窄侧并且至少一个材料空隙优选设置在至少其中一个窄侧上。替代或附加地，至少一个材料空隙可设置在下侧中。
[0018]尤其是优选材料空隙构造为异型棒材的宽度b和/或高度h在下侧或窄侧的至少一个中间区域中的凹陷。异形棒材具有纵轴线、横向于纵轴线延伸的、优选对应于中性轴的横向轴线以及垂直于横向轴线从下侧向上侧延伸的轴线，并且在一种特别有利的实施方式中材料空隙在所述横向轴线的区域和/或所述轴线的区域中延伸，和/或横截面形状关于所述轴线对称。
[0019]在本发明的一种特别优选的实施方式中，异型棒材在横截面中对应于I形轮廓。在本发明的范围中也可设置其它轮廓形状、如U形轮廓或T形轮廓。
[0020]另外根据本发明规定,通过沿异型棒材的纵向方向排挤出材料来制造异形棒材。
[0021]另外根据本发明规定，在安装状态中具有弹性作用的热变形的弹簧体具有至少一个材料空隙，该材料空隙至少设置在弹簧体的长度的部分区域上。
[0022]在本发明的一种实施方式中，材料空隙可在车辆弹簧的整个长度上延伸。在本发明的其它实施方式中可规定，材料空隙的长度为车辆弹长度的I至99%、尤其是异形棒材长度的10至90%或20至80%或40%至约50%。
[0023]在本发明的一种特别优选的实施方式中，弹簧体至少在部分区段上在横截面中对应于I形轮廓。在本发明的范围中也可设置其它轮廓形状、如U形轮廓或T形轮廓。
[0024]由于在制造车辆弹簧时发生轧制过程，在本发明的范围中优选弹簧体的横截面形状在其长度上变化，尤其是材料空隙的宽度在材料空隙的长度上变化。因此材料空隙的宽度可匹配完成的弹簧的最佳形状，其中同样也可实现具有不同抗弯刚度的各区域。
[0025]异形棒材和/或弹簧体中材料空隙的深度可在材料空隙的宽度上——在横截面中看——连续或不连续地增加或减小。材料空隙的深度可连续地、例如直线或弧形地增加和/或减小或例如阶梯状地增加和/或减小，在此材料空隙的深度在部分区段上保持不变。材料空隙的深度也可首先增加、然后保持不变或减小并且随后再次增加，或者深度也可只增加。
[0026]作为材料空隙也可设置一个或多个、可选地彼此平行延伸的沟槽(材料空隙)。
[0027]根据本发明这样由细长的异形棒材制造车辆弹簧，热变形、尤其是轧制具有至少一个材料空隙的异型棒材，所述材料空隙在异形棒材的长度上设置在部分区域内。尤其是可规定，作为用于热变形的原始材料使用具有至少一个材料空隙的异形棒材，该材料空隙的横截面形状在异形棒材的整个长度上是相同的，并且材料空隙的宽度在热变形期间在弹簧体的长度上不同地变化。
[0028]在本发明的范围中“材料空隙”理解为材料减少，即通过材料空隙取代原本存在于材料空隙区域中的材料或者说原本存在的材料不存在了。在本发明的范围中材料空隙尤其是可理解为，在材料空隙的区域中材料沿异形棒材的纵向方向被排挤出。与此相反，例如带肋板簧不具有材料空隙，因为在此材料未沿纵向方向、而是沿垂直于异形棒材横向轴线的方向被“排挤出”。例如异形棒材或车辆弹簧中的“压花”也不表示材料空隙，因为在压花时材料并未沿异形棒材或弹簧体的(优选整个)纵向方向被排挤出。
[0029]在制造根据本发明的异形棒材时，材料沿异形棒材的纵向方向被排挤出。这可通过下述方式进行，即，沿模具引导异形棒材，该模具具有至少一个突起、如凸耳，其横截面形状在完成的异形棒材中构成所希望的材料空隙横截面形状的阴模图形。
[0030]车辆弹簧的制造过程例如可归纳如下:
[0031]将异形棒材、尤其是扁棒钢剪切为所希望的长度，该异形棒材在整个长度上具有横截面形状相同的材料空隙。作为原始材料在本发明的范围中优选使用根据EN 10092或BS 970-2的扁棒钢和根据EN10089或EN 10083的弹簧钢；但也可使用其它可热变形