用于机动车车轮悬架的弹簧设备的制作方法

本发明涉及机动车技术的领域并且在此尤其涉及一种用于机动车车轮悬架的弹簧设备，其包括由纤维增强塑料组成的第一板簧。

背景技术：

开头所提及的类型的弹簧设备由文件de3243434a1结合机动车的后桥(hinterachse)已知。由纤维增强塑料组成的板簧在横拉杆(querlenker)的类型中沿车辆横向方向相对于车轮载体延伸并且在构造侧相对由金属组成的稳定的桥载体(achsträger)夹紧。此外，已知的后桥包括带有螺旋弹簧的弹簧腿部(federbein)，其促使车身(fahzeugaufbau，有时也称为车辆构造)的支撑。

此外，文件de102013209648a1公开由纤维增强塑料组成的振动的弹簧在机动车车轮悬架中的使用。

通过将由纤维增强塑料组成的弹簧设备使用在轮悬架中以用于支撑车身和/或如有可能同样用于车轮引导的目的，可减小机动车桥(kraftfahrzeugachse)的重量。如果相应的弹簧设备应首先作为横向板簧使用，即主要沿车辆横向方向延伸，则在构造侧的连结部的区域中必须创造实心结构，该实心结构妨碍较轻的弹簧设备的重量优势。

技术实现要素：

本发明基于如下任务，将机动车车轮悬架中的由纤维增强塑料组成的板簧的重量优势尽可能高效地转变成机动车的总重量的减少。

该任务通过根据专利权利要求1的弹簧设备来解决。根据本发明的弹簧设备包括由纤维增强塑料组成的第一板簧以及由纤维增强塑料组成的第二板簧，该第二板簧短于第一板簧并且与第一板簧共同形成v形结构，该v形结构在引导在一起的端部的区域中具有用于车身侧的支撑的第一固定设备并且在其自由端部处在第一板簧处具有用于车轮侧的支撑的第二固定设备并且在第二板簧处具有用于车身侧的支撑的第三固定设备。

由此，构造侧的力导入经由两个相互间隔开的部位来实现，即一方面经由v形状的自由端部在第二板簧处实现以及经由v形状的引导在一起的端部的或第一板簧和第二板簧的相应的端部区段的区域实现，从而机动车处的相对应的构造侧的结构可以不太实心地并由此不太重地构造。

此外，弹簧设备的根据本发明的布置实现带有高的能量吸收能力的关于机动车的高度方向的小的结构高度。

根据本发明的弹簧设备可以在机动车车轮悬架中代替带有支撑在其处的构造弹簧(aufbaufeder)的传统的弹簧控制臂，更确切地说尤其也如此，使得传统的车轮侧的和构造侧的连结部位得到维持。

本发明的有利的设计方案是另外的专利权利要求的对象。

由此，第一板簧和第二板簧尤其可以构造为单独的构件，它们以v形状相互夹紧。为此，第一固定设备可以例如具有用于第一板簧和第二板簧的端部区段的相互夹紧的夹入部(einspannung)。

此外，第一固定设备可以具有用于支承件(lager，有时也称为轴承)的容纳部，以用于在车身处或设置在车身处的辅助框架处的可摆动的支撑。通过这样的可摆动的支撑尤其可以更好地平衡由于板簧的期望的变形所得出的相对运动。此外，由此可以避免卡死(zwängung)。

此外，弹簧设备的板簧可以如此彼此布置，使得第一板簧的主延伸方向和第二板簧的主延伸方向在弹簧设备的松弛的状态下包夹锐角、尤其15°至35°的锐角。这在车辆处的装入位置中有利于小的结构高度。由此，在省去用于支撑车身的单独的螺旋弹簧的情况下，此外可以实现特别大的行李空间宽度或货舱宽度和处于较低的行李空间底部或货舱底部。

根据本发明的另一种有利的设计方案，第二固定设备具有支承件容纳部用于在车轮载体处的可摆动的支撑。经由该固定设备在车轮悬架中将高度力和横向力从车轮载体传递到第一板簧处。可摆动的铰接部避免卡死并且开启在另外的车轮引导环节在车轮载体与车身之间的安置方面的更大的设计范围。然而，原则上也可行的是，在确保相应的弹性的情况下，将第一板簧不铰接地固定、例如固定地夹入在车轮载体处。

根据本发明的另一种有利的设计方案，第三固定设备具有用于将第二板簧的自由端部区段从下方连接在车身的区段处的联结元件。经由这样的联结元件可以将高度力从第二板簧传递到车身处。此外，这样的联结元件实现在第二板簧与车身之间的相对运动的平衡，该相对运动在相同的第二板簧的期望的变形的情况下为了弹性目的不可避免地出现。

此外，当前提出一种根据专利权利要求7的机动车车轮悬架。该机动车车轮悬架每车轮侧都包括前面所阐释的类型的弹簧设备，其中，第一板簧和第二板簧分别沿车辆横向方向延伸或与该车辆横向方向在水平的平面中观察时包夹最大+/-15°的角度。由此，在机动车的纵向方向的视线方向上，得出x形的弹簧系统，该弹簧系统的臂通过总共四个板簧(每车轮侧分别两个板簧)来形成。

由此，创造一种特别轻的且成本适宜的用于机动车的桥(achse，有时也称为轴)。根据本发明的解决方案尤其适用于乘用车和轻的商用车的后桥，然而不局限于此。

根据一种有利的设计方案，第二板簧分别从下方支撑在车身的纵向载体处。在此，利用了机动车的纵向载体通常具有足够的稳定性用于高度力的支撑，从而由纤维增强塑料组成的板簧在该部位处的使用不需要附加的加强措施，所述加强措施在构造侧提高机动车的总重量。

如上面已经表明的，根据本发明的弹簧设备实现特别平坦构造的桥结构。尤其，在此第一板簧可以在车辆在水平的面上的静止位置中水平地伸延或与水平的平面具有最大+/-10°的角度。

此外，第一固定设备可以沿车辆横向方向布置在中间区域中，该中间区域沿车辆横向方向通过车身的纵向载体来限制。尤其，可行的是，第一固定设备沿车辆横向方向关于车辆的轨距(spurweite)围绕纵向中轴线布置在中间三分之一处、尤其布置在中间五分之一处。这实现板簧的特别大的长度及由此相应地高的能量吸收能力，该能量吸收能力又允许，仅仅经由板簧支撑车身的质量，由此如有可能可以完全地省去为了该目的通常所设置的螺旋弹簧。

根据另一种有利的设计方案，每个弹簧设备具有联结环节，该联结环节使弹簧设备沿着车辆中间的方向突起超过第一固定设备的车身侧的连结部，其中，弹簧设备的联结环节通过铰链相互连接，以便减少弹簧设备的相互的弹入。由此，可以经由弹簧设备、尤其其第一板簧来附加地呈现稳定器的功能。

此外，可行的是，将相应的联结环节作为突起部构造在构造用于第一板簧和第二板簧的夹入部的第一固定设备处，由此实现在唯一的构件中的特别高的功能集成度。

附图说明

随后根据在附图中所示出的实施例更详细地阐释本发明。该附图在：

图1中示出根据本发明的在如下状态中的弹簧设备作为第一实施例，该状态相应于在车辆在水平的面上的静止位置的情况下的在机动车中的装入位置，

图2中示出用于阐明根据图1的弹簧设备的变形潜能的图示，

图3中示出带有根据图1的弹簧设备的在如下位置中的机动车车轮悬架作为第二实施例，该位置相应于机动车在水平的面上的静止位置，

图4中示出用于阐明在根据图3的机动车车轮悬架中的弹簧设备的弹入和弹出的图示，

图5中示出带有联结的弹簧设备的在如下位置中的机动车车轮悬架作为第三实施例，该位置相应于机动车在水平的面上的静止位置，

图6中示出用于阐明在根据图5的机动车车轮悬架中的弹簧设备的相互的弹动的图示，

图7中示出用于阐明在根据图5的机动车车轮悬架中的弹簧设备的两侧的弹入的图示

图8中示出弹簧设备的联结的细节视图，以及在

图9中示出弹簧设备的联结的另一细节视图，其中，支承件容纳部被切开。

具体实施方式

第一实施例示出用于机动车车轮悬架的弹簧设备10。弹簧设备10具有第一板簧11和第二板簧12。两个板簧11和12由纤维增强塑料、例如玻璃纤维增强塑料(gfk)或碳纤维增强塑料(cfk)制成。所述板簧尤其可以棒形地或梁形地实施。两个板簧11和12在图1中所示出的第一实施例中实施为单独的构件。然而也可行的是，将两个板簧11和12集成到由纤维增强塑料制成的一件式的主体中。

如由图1可以得知的，两个板簧11和12具有不同的长度。由此，第一板簧11具有比第二板簧12更大的长度。

此外，第一板簧11和第二板簧12以特别的方式在空间上彼此布置，即以便共同地形成弹性的v形结构。为此，当前分别使第一板簧11的端部区段11a和第二板簧12的端部区段12a引导在一起并且相互连接，以便形成v形结构的尖部。分别相对而置的端部区段11b和12b相应地形成v形状的自由端部。在此，v形结构的自由端部以及尖部用作为导入到弹簧设备10中的力导入部位。

在较小的装入高度方面，v形状可以如此实施，使得第一板簧11的主延伸方向和第二板簧12的主延伸方向在弹簧设备10的松弛的状态下包夹锐角α。该锐角α优选地处于15°至35°的范围内，从而一方面可以确保较小的装入高度，另一方面使足够的弹入潜能(einfederungspotenzial)供能量吸收使用。图1示出在稍微压缩的状态下的弹簧设备10，该状态相应于在车辆中的装入位置。松弛的状态基本上相应于在图2中借助于虚线所示出的弹出的状态。

在所提及的力导入部位处分别相应地设置有固定设备。由此，第一固定设备13处于第一板簧11和第二板簧12处的引导在一起的端部区段11a和12a的区域中。该第一固定设备13在机动车车轮悬架中用于车身侧的支撑，由此，弹簧设备10可以支撑在车身处的v形结构的尖部的区域中或支撑在固定在车身处的结构例如辅助框架或同类物的区域中。

此外，第二固定设备14处于第一板簧11的自由端部处。该第二固定设备14用于例如在车轮载体或车轮引导环节处的车轮侧的支撑。此外，第三固定设备15设置在第二板簧12的自由端部区段12b处，用于车身侧的支撑。

由于第二板簧12的较短的长度，其车身侧的支撑部位在第二板簧12的自由端部区段12b处在弹簧设备10的布置的情况下与第一板簧11的车轮侧的支撑部位相比沿车辆横向方向相对于车辆中间更近。

第一板簧11和第二板簧12可以在其引导在一起的端部区段11a和12a处直接地相互夹紧。

在图1中所示出的实施例中，第一固定设备13具有夹入部13a，所述夹入部用于第一板簧11和第二板簧12的端部区段11a和12a的相互夹紧。此外，借助于夹入部13a也可以将第一板簧11的转动运动(该转动运动由相同的第一板簧的弹入和变形来产生)传递到第二板簧12处，并且反之亦然。

夹入部13a可以例如实施为叉形的爪部，第一板簧11和第二板簧12的端部区段11a和12a被引入到所述爪部中。然而，夹入部13a的设计方案不局限于这样的爪部的形状。相反地，此处其它的设计方式也是可行的。夹紧可以如所示出的那样借助于夹紧销栓(spannbolzen)13b来实现。经由爪部的相应的法兰区段13b得到夹紧力在端部区段11a和12a的表面上的均匀的分布。

此外，该实施例的第一固定设备13实现弹簧设备10的可摆动的支承。为此，第一固定设备13可以例如具有用于支承件的容纳部13d，用于在车身或设置在车身处的辅助框架处的可摆动的支撑。对此，在所示出的实施例中，示例性地支承件眼(lagerauge，有时也称为轴承眼)集成到第一固定设备13中。然而，例如支承销栓或同类物也可以用作为用于支承件的容纳部13d，经由所述支承销栓或同类物可实现可摆动的支承。

第二固定设备14可以例如具有支承件容纳部14a，用于在车轮载体处的可摆动的支撑。对此，图1纯粹示例性地示出构造为叉形件(gabel)的支承件容纳部14a，经由该支承件容纳部可以例如容纳橡胶支承件。然而如在第一固定设备13的范畴中已经阐释的那样，原则上其它的结构如例如支承销栓或同类物也能够作为支承件容纳部14a。

原则上可行的是，将第二板簧12的自由端部区段12b直接地固定在构造侧的结构处。在最简单的情况下，第三固定设备15那么仅仅由一个或多个固定器件如夹紧销栓和同类物组成。然而在该部位处也可以设置铰接的耦接部(ankopplung)，以便引入附加的自由度。

此外可行的是，经由第三固定设备15来补偿相对于车身或固定在车身处的结构的、由于第二板簧12的变形几乎不可以避免的相对运动。对此在图1中所示出的实施例中，第三固定设备15具有联结元件15a，该联结元件用于将第二板簧12的自由端部从下方连接在车身的区段处。

联结元件15a可以例如具有抗压地和抗拉伸地构造的支撑体15b，该支撑体经由第一橡胶缓冲件15c支撑在车身处并且经由第二橡胶缓冲件15d支撑在第二板簧12的自由端部区段12b处。在支撑体15b的轴向端部处可以构造有销状部15e和15f，所述销状部穿透相应的橡胶缓冲件15c和15d并且用于将联结元件15a位置固定在第二板簧12处以及位置固定在车身处，在该处可以设置有相对应的开口。橡胶缓冲件15c和15d避免在第二板簧12变形和摆动时卡死，从而可以良好地充分利用第二板簧12的变形潜能。此外，可以克服噪音形成。备选地，经由支撑体15b可以将附加的弹性带入到弹簧设备10的弹簧系统中，通过将该支撑体构造为弹簧。

图2示出弹簧设备10的弹入和弹出行为。在此，板簧11和12的变形在弹入的状态下点状地示出并且在弹出的状态下虚线地示出。因为，车身侧的连结部位的位置不改变，所以当不考虑在联结元件15a区域中的相对移动的一定的平衡和第一固定设备13在从属的支承件中的摆动时，第二板簧12的端部区段12a和12b的位置在实践中保持不变。与此相对，第一板簧11的自由端部区段11b利用车轮载体明显地相对于车身运动。第一板簧11的由此所产生的弯曲变形由于与第二板簧12在第一固定设备13的区域中的联结也导致第二板簧12的形变，该形变由此同样吸收弹性能量(federungsenergie)，并且相应的反应力经由第三固定设备15(在本实施例中经由联结元件15a)相对车身支撑。

借助于图3和4，现在应更详细地阐释这样的弹簧设备10在机动车的车轮悬架20中的使用。在图3和4中示例性地示出后桥，所述后桥每车轮侧具有这样的弹簧设备10。

车轮悬架20每车辆车轮包括一个车轮载体21，所述车轮载体经由多个车轮引导环节相对车身40或固定在车身处的结构如辅助框架41来支撑。

车轮引导环节当前每车轮侧包括纵拉杆(längslenker)22以及上方的横拉杆23和下方的横拉杆24。

此外，表明减振器25，该减振器以一个端部支撑在车轮载体21处、如有可能也支撑在车轮引导环节处，并且以其另一个端部支撑在车身40处。

此外，车轮悬架20具有稳定器26，该稳定器减少车轮载体21和由此车辆车轮的相互的弹入。

当前的车轮悬架20在没有螺旋弹簧的情况下足以用来支撑车辆质量。其功能当前通过弹簧设备10来承担。然而可行的是，在含有上面所阐释的类型的弹簧设备10的车轮悬架20中附加地使用传统的螺旋弹簧以用于支撑车辆质量。

所示出的车轮悬架20仅仅是示例性的性质，以便更详细地阐释弹簧设备10在这样的车轮悬架中的装入位置。因此，必须明确强调的是，相应的弹簧设备10也可以在与所示出的不同的车轮悬架20中得到使用，以便相对于车轮来支撑车身的质量并且如有可能附加地承担车轮引导任务。

上面所阐释的弹簧设备10如此装入到车轮悬架20中，使得第一板簧11和第二板簧12分别沿车辆横向方向y延伸或与车辆横向方向y在水平的平面xy中观察时包夹最大+/-15°的角度。

在此，第一板簧11关于车辆高度方向z处于第二板簧12下方。

此外，弹簧设备10非常远地沿着车辆中间的方向延伸，由此对于第一板簧11和第二板簧12得出带有相应地高的能量吸收能力的较大的长度。通过所选择的v形状，沿车辆高度方向z的结构高度尽管如此仍保持成较小。

在车辆在水平的面上的静止位置中，第一板簧11主要水平地伸延，也就是说所述第一板簧与水平的平面xy包夹最大+/-10°的角度。

如在图3中所示出的，弹簧设备10在v形状的尖部的区域中的连结借助于优选地在辅助框架41的横撑杆42处的第一固定设备13实现。相同的适用于相对而置的车轮侧的未更详细示出的弹簧设备。

为了实现弹簧设备10沿车辆横向方向y的尽可能大的长度，第一固定设备13沿车辆横向方向y关于车辆的轨距围绕车辆的纵向中轴线优选地布置在中间三分之一处，并且进一步优选地布置在中间五分之一处。在辅助框架41处的连结当前示例性地经由在第一固定设备13的容纳部13d中的橡胶支承件27来实现，从而弹簧设备10可以围绕沿车辆纵向方向x伸延的转动轴线摆动。

此外，弹簧设备10可以经由另外的橡胶支承件28可摆动地连结在车轮载体21处。该另外的橡胶支承件28使第一板簧11的自由端部区段11b铰接地与车轮载体21联结，其中，如此形成的铰链的从属的摆动轴线同样主要沿车辆纵向方向x伸延。然而也可行的是，使第一板簧11的自由端部区段11b例如容纳、也就是说不铰接地固定在车轮载体21处的夹入部中。

最后，弹簧设备10利用第二板簧12的自由端部区段12b支撑在车身40处。由此，构造侧的力导入被分配到两个部位上。第二板簧12的这样的支撑可以例如如在图3中所示出的那样在车身40的纵向载体43处实现。此外，所述支撑优选地从下方实现。如图3所示出的，经由例如呈可受限定地变形的联结元件15a的形式的所涉及的固定设备15可以实现对在第二板簧12的期望的变形时所出现的相对运动的平衡。

机动车桥的两个弹簧设备10的第一固定设备13沿车辆横向方向布置在中间区域中，该中间区域沿车辆横向方向通过车身40的纵向载体43来限制。

由此，得出平坦构造的机动车桥，该机动车桥实现低的行李空间棱边或货舱棱边和高的行李空间宽度或货舱宽度。

此外，由纤维增强塑料组成的板簧11和12的重量优势在实践中可以完全地转变成车辆重量的重量减少，因为在弹簧设备10的构造侧的连结部的区域中不需要提高重量的加固措施，所述加固措施妨碍带有由纤维增强塑料组成的第一板簧11和第二板簧12的弹簧设备10的重量优势。

图4类似于图2示出弹簧设备10的弹入和弹出，其中，点状地示出弹簧设备10的最大弹入的状态，并且虚线地示出弹簧设备10的最大弹出的状态。在此，车轮载体21仅仅在车辆在水平的面上的静止位置中示出。

最后根据图5至9应根据第三实施例示出针对弹簧设备10到车轮悬架20中的装入的变型可行性方案。第三实施例的弹簧设备10和车轮悬架20基本上相应于上面已经阐释的实施例，从而在图5至9中使用相应的附图标记。随后应仅仅讨论与第一实施例和第二实施例的区别。

第三实施例基于如下考虑，即稳定器(参照图3中的附图标记26)的功能通过车桥的弹簧设备10来呈现，从而稳定器可以作为单独分开的构件省去。

为此，每个弹簧设备10具有联结环节16，该联结环节使弹簧设备10沿车辆中间的方向突起超过第一固定设备13的构造侧的连结部。两个车轮侧的弹簧设备10的联结环节16通过铰链17相互连接。在此，铰链17具有沿车辆纵向方向x伸延的摆动轴线。通过该联结减少弹簧设备10和尤其其第一板簧11的相互的弹入(如在图6中所示出的那样)或提高所涉及的总弹簧刚度(gesamtfederrate)，因为在这种情况下两个弹簧设备10的联结环节18倾向于沿相反的方向运动。与此相对，在同侧弹入的情况下(如图7中所示出的那样)，联结环节16沿相同的方向运动。那么该总弹簧刚度相比在相互的弹入情况中较小。

联结环节16及其经由铰链17的连接在图8和9中更详细地示出。如此，联结环节16分别可以构造为相应的弹簧设备10的第一固定设备13的突起部，所述第一固定设备当前此外是夹入部13a和支承件容纳部13d，由此出现带有高的功能集成度的构件，该构件优选地由金属原料制造。然而也可行的是，板簧11和12分别沿着车辆中间的方向突起超过构造侧的连结部的点并且使由纤维增强塑料组成的相应的构件经由铰链17相互连接。

铰链17当前通过构造在一个联结环节16处的铰链眼17a和构造在另一个联结环节16处的销状部17b来形成。两个铰链组成部分通过销栓17c沿铰链17的摆动轴线的方向彼此止动。前面所阐释的铰链17仅仅是示例性的性质。替代在图8和9中所示出的铰链17，其它铰链也可以得到使用，其允许两个车轮侧的联结环节16在车辆中间中的可摆动的联结。

通过机动车桥的弹簧设备10的联结可以实现稳定器的功能，因为在相互弹入的情况下经联结的弹簧设备10的弹簧系统变硬。由此，单独的稳定器变得多余。

当前借助实施例和另外的变型方案更详细地阐释本发明。为此，实施例和变型方案用于证明本发明的可实施性。只要这在技术上可行，即使当这没有明确描述，上面在上下文中进一步阐释单个特征的技术的单个特征也可以不取决于这些单个特征以及与另外的单个特征相组合地实现。

因此，本发明明确地不局限于具体描述的实施例，而是包括所有通过专利权利要求所限定的设计方案。

附图标记列表

10弹簧设备

11第一板簧

12第二板簧

11a第一板簧11的经连接的端部区段

11b第一板簧11的自由端部区段

12a第二板簧12的经连接的端部区段

12b第二板簧12的自由端部区段

13第一固定设备

13a夹入部

13b夹紧销栓

13c法兰区段

13d用于支承件的容纳部(支承件容纳部)

14第二固定设备

14a用于支承件的容纳部(支承件容纳部)

15第三固定设备

15a联结元件

15b支撑体

15c橡胶缓冲件

15d橡胶缓冲件

15e销状部

15f销状部

16联结环节

17铰链

20机动车车轮悬架

21车轮载体

22纵拉杆

23上方的横拉杆

24下方的横拉杆

25减振器

26稳定器

27橡胶支承件

28另外的橡胶支承件

40车身

41辅助框架

42横撑杆

43纵向载体

x车辆纵向方向

y车辆横向方向

z车辆高度方向

α锐角。