用于机动车辆车身悬架的纵向片簧装置的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆车身悬架的纵向片簧装置。

背景技术：

在机动车辆技术领域中已知的是在作为簧载物体的机动车辆的车身和作为非簧载物体的车辆的车轮之间使用弹性弹簧元件，以便通过由地面不平整引起的冲击不会直接传递到车身的方式改善车辆乘员的行驶舒适性。即使在不平坦的地面的情况下，也可以进一步确保传递力所需的车轮与地面的接触。通过使用设置在车身和车轮轴之间的减震器以熟悉的方式衰减由不平坦地面产生的车身的振动。弹性弹簧元件例如可以由弹性螺旋弹簧形成并且是减震器的整体部件。

在机动车辆的悬架领域中还已知使用片簧装置。片簧通常形成为例如由钢制成的弯曲纵向杆，该弯曲纵向杆具有矩形横截面并且设置在车辆中，该弯曲纵向杆延伸方向大体上平行于车辆的延伸方向。这里，片簧在无负载状态下略微弯曲，即不一定平行于车辆的延伸方向。此外，片簧装置可以通过其中心区域固定在车轴上并且其每个端部可以固定在车辆底盘上。

例如，jp2011073625a描述了一种用于支撑片簧的结构，通过该结构改善了驾驶员的行驶舒适性，在车身的轴通过片簧悬挂的情况下，该结构具有出色的耐用性并且还在简单的车辆结构中降低了生产成本。

用于支撑片簧的结构包含车身框架和保持元件，该车身框架形成车身的一部分并且在车身的纵向方向上延伸；该保持元件用具有弹簧座的承载元件固定到车身框架，其中承载元件在车辆的竖直方向上调节片簧的前端和后端的运动，并且在弹簧座上沿纵向方向可移动地支撑片簧。相对于纵向方向横向延伸的保持元件的轮廓与车身框架的轮廓形成闭合的横截面，使得片簧在支撑结构内被可靠地引导并且片簧的弹性偏转受到限制，因此可以改善行驶舒适性。

所使用的弹簧的渐进特性曲线对于机动车辆的悬架是期望的，以便在正常负载和高负载的情况下提供高水平的行驶舒适性，例如，在不平坦的车道的情况下，能够避免悬架偏转到末端止挡，使得坑洼不会“穿透”到车辆底盘。在现有技术中已经提出了各种解决方案以实现渐进的弹簧特性曲线。

例如，us8,434,747b2描述了一种具有安装的不对称片簧的hgv车轮悬架，由此可以通过将空心轴体的高扭转刚度与附接到轴的片簧的扭转动作相结合来提供轻质、低成本的轴悬架。提供悬架系统以在空心轴上支撑车辆底盘的前框架部分和后框架部分，其中车辆的一侧的系统在相对侧上复制。悬架的每一侧都包含：(1)用于不对称片簧的前部或前端的可枢转支撑的框架支架；(2)安装在框架侧元件上用于承载片簧的后部或后端的弹簧端部支撑件；以及(3)合适的设置，该设置用于将片簧紧固在其相对的端部与轴之间的点处，使得片簧分为从轴的中心线沿相反方向延伸的两个自支撑部件。形成片簧使得其中一个自支撑部件的刚度明显高于另一个部件的刚度(因此称为“不对称”)。在所有形式中，不对称片簧的至少一个片沿片簧的整个长度延伸。

在解决方案的情况下，附加的片簧由于弹簧悬架的预定偏转进入机械接合，但是所得的渐进弹簧特性曲线保持线性并且仅具有增大的梯度。多个片簧元件需要更多的安装体积并且增加弹簧装置的重量，因此在现有技术中也提出了重量减轻的解决方案。

wo2016/099343a1描述了一种具有片簧装置的车辆悬架装置。该片簧装置包含至少两个片簧，该片簧在使用期间在纵向范围内设置在车辆中，该纵向范围通常与车辆的纵向范围重合，该悬架装置具有将该片簧连接到车辆中的轴的弹簧夹紧单元；并且每个片簧具有设置成固定在车辆底盘中的端部。弹簧夹紧单元还具有间隔件，该间隔件形成为在竖直或水平方向上分离片簧。本公开内容比已知的装置更有效地使用片簧材料，这导致重量减轻。

在现有技术中还提出了使用橡胶元件以实现车辆悬架的改进的非线性弹簧特性曲线，因为橡胶自然地具有非线性的弹簧特性曲线。

例如，us2003/0038445a1描述了一种车轮悬架，包括与前框架保持件和后框架保持件机械接合的一个片簧或一组片簧，用于每个框架轨道的框架保持件与框架轨道机械接合。片簧通过一对u形螺栓与车轴进行机械接合。此外，提供了具有膨胀的弹簧接合表面的由橡胶构成的u形螺栓座。u形螺栓座设置在u形螺栓的弯曲部分和片簧之间。此外提供与框架轨道中的一个机械接合的橡胶弹簧保持件。每个橡胶弹簧支架包含橡胶弹簧，该橡胶弹簧配置为在增加超过底盘的非常轻的负载状态的情况下接触u形螺栓座。此后，橡胶弹簧保持与加宽的橡胶弹簧接合表面接触。

现有技术中提出的另一种解决方案在于在操作期间改变片簧装置的弹簧特性曲线。

因此，kr102007111045a描述了一种使用保持支架装置的车辆的片簧悬架的协调结构，以便通过控制保持支架装置的长度来改善行驶稳定性和行驶舒适性。

保持支架装置包含管、片簧的后眼、第一和第二双头螺栓以及第一和第二支架元件。管通过焊接固定在车身框架上。片簧的后眼安装在管下方，使后眼平行于管设置。第一和第二双头螺栓安装在管和片簧的后眼中。第一和第二支架元件安装在第一和第二双头螺栓的前端和后端。

de102010056388a1进一步描述了一种具有用于车辆悬架的片簧元件的车辆，特别是小轿车。该车辆包含车架和用于车辆悬架的片簧元件，该片簧元件通过两个支承点安装在车架上。支承点形成为可调节的，以通过改变片簧元件的杠杆长度和/或支撑宽度来设定片簧元件的弹簧刚度和/或竖立高度。

鉴于突出的现有技术，在用于机动车辆车身悬架的纵向片簧装置的领域中仍存在改进的空间。

技术实现要素：

本发明所基于的目的是提供一种坚固的纵向片簧装置，该装置具有非线性渐进的弹簧特性曲线，该装置的特性在尽可能大的区域内是可调节的，其中纵向片簧装置应该以结构简单的方式并且以节省成本和节省部件的方式构造。

应该指出的是在以下描述中单独列出的特征和措施可以以任何期望的、技术上有利的方式彼此组合，并且突出本公开的进一步配置。该描述特别地结合附图来表征和指定本公开。

根据本发明的用于机动车辆车身悬架的纵向片簧装置具有纵向形成的片簧元件和将片簧元件机械地连接到机动车辆轴的连接装置。

根据本发明，提供一种保持件装置，其具有用于固定连接到车辆底盘的基座保持元件和面向片簧元件的悬架调节元件，并且该悬架调节元件固定地连接到基座保持元件。在此，片簧元件在前部区域中固定地连接到基座保持元件，并且前部区域设置成在至少一个操作状态下与悬架调节元件形成机械支承。

在本公开的含义内，术语“机动车辆”应该被理解为特别是小轿车、运输车、重型货车、牵引车或公共汽车。在本公开的含义内，术语“提供”应当理解为特别是特别配置或安排。

以这种方式，可以提供用于机动车辆的坚固的车辆悬架。根据本发明的车辆悬架不需要任何额外的辅助弹簧装置(诸如气动弹簧)，因此具有更少的部件。通过使用适当配置的悬架调节元件可以实现期望的非线性渐进的弹簧特性曲线，由此可以实现特别简单的建构性结构。此外，由此能够将片簧元件用于机动车辆的不同变型，其结果是，根据所使用的片簧元件的类型，可以节省其生产费用。

连接装置可以包括例如一对u形螺栓，该u形螺栓以本身已知的方式(以可拆卸地固定的方式)将片簧元件的中心区域连接到机动车辆的轴。

纵向形成的片簧元件可以例如由钢或复合材料制成，也可以由纤维复合材料制成，这将在下面更详细地讨论。

在优选实施例中，悬架调节元件包含面向片簧元件的表面并且该表面形成为在竖直平面中凸出。由此，从纵向板簧装置仅承载车身载荷的状态开始，纵向板簧装置的机械载荷上升的情况下，可以以低的表面压力实现片簧元件沿着悬架调节元件的表面均匀的滚动运动，因此片簧元件在材料上是温和的。

在优选实施例中，悬架调节元件包含面向片簧元件的表面，并且该表面具有设置在竖直平面中的局部曲率半径，该曲率半径根据距表面的最前点的距离不断变化。以这种方式，可以实现用于设定期望的非线性渐进的弹簧特性曲线的非常灵活的可能性。

悬架调节元件的表面的前部与片簧元件在纵向片簧装置仅承受车身载荷的状态下优选地处于机械支承中，并且在支承点处悬架调节元件的表面和竖直方向之间形成的角度大体上对应于在支承点处片簧元件面对悬架调节元件的表面的表面和竖直方向之间形成的角度。以这种方式，即使在纵向片簧装置的较高载荷的情况下，也可以实现从接近仅承载车身载荷的状态的弹簧特性曲线到所需弹簧特性曲线的特别均匀的过渡。

如果悬架调节元件的面向片簧元件的表面在纵向片簧装置仅承载车身载荷的状态下具有与片簧元件的表面的在向后方向上不断增加的最小距离，则可以提供具有特别高的行驶舒适性的机动车辆车身的悬架。

在纵向片簧装置的优选实施例中，悬架调节元件的表面和片簧元件的面向悬架调节元件的表面中的至少一个表面形成为机械抵抗隔离层。这种隔离层可以由例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene，abs)组成。以这种方式，可以提供具有在操作期间低表面磨损程度和产生低水平噪音的纵向片簧装置。

在片簧元件的前部区域和基座保持元件之间的固定连接优选地形成为螺钉或粘合连接。以这种方式，可以提供用于纵向片簧装置的结构上特别简单的解决方案。

在优选实施例中，片簧元件主要由复合材料构成。以这种方式，可以提供具有特别大的重量减轻的纵向片簧装置。

在本公开的含义内，术语“主要”应理解为特别是大于50vol.％(体积百分数)的比例，优选大于70vol.％(体积百分数)的比例，特别优选大于90vol.％(体积百分数)的比例。特别地，该术语应该包括片簧元件由复合材料完全组成的可能性，即100vol.％(体积百分数)。

复合材料可以例如作为纤维/塑料复合材料形成。特别地，复合材料可以包含碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料和/或芳族聚酰胺纤维增强塑料。

在优选实施例中，连接装置包括声学分离元件，该声学分离元件包含至少一个弹性体，该声学分离元件使片簧元件在声学上分离。以这种方式，可以显著减少纵向片簧装置的操作期间的噪声的发展，并且可以更容易地满足现有的nvh(噪声、振动、粗糙性)要求。

在本发明的另一方面，提出了一种机动车辆，其配备有至少一对根据本发明的纵向片簧装置，所述纵向片簧装置连接到机动车辆的轴。

结合所提出的纵向片簧装置描述的优点可以在其全部范围内转移到这种机动车辆。

在从属权利要求和附图的以下描述中公开了本公开的其他有利配置。

附图说明

图1以侧视图示出了纵向片簧装置的示意图，该纵向片簧装置连接到机动车辆的车轴；以及

图2以侧视图示出了根据图1的纵向片簧装置的保持件装置的示意图。

具体实施方式

根据需要，本文公开了本公开的详细实施例；然而，应该理解的是所公开的实施例仅仅是本公开的示例，其可以以各种和替代的形式实施。这些附图不一定按比例；某些特征可能被夸大或最小化以显示特定组件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的代表性基础。

在各个附图中，相同的部件始终具有相同的附图标记，这就是这些部件通常也仅描述一次的原因。

图1以侧视图示出了纵向片簧装置10的可行实施例的示意图，该纵向片簧装置10连接到机动车辆的轴54。纵向片簧装置10用于悬挂机动车辆的车身，该机动车辆形成为重型货车或运输车。轴54由刚性后轴54形成。具有相同结构的纵向片簧装置10对称地设置在机动车辆的轴54的相对侧(未示出)上。

纵向片簧装置10包含纵向形成的片簧元件12，片簧元件12由主要比率大于95vol.％(体积百分比)的复合材料(即纤维/塑料复合材料)构成。纤维/塑料复合材料体现为玻璃纤维增强环氧树脂。纵向形成的片簧元件12在图1所示的安装状态下位于竖直于机动车辆的轴54设置的平面(xz平面)中并且与绘图平面匹配。片簧元件12的延伸方向大体上平行于机动车辆的(向前)行进方向56设置，片簧元件12在图1中从右向左(x方向)延伸。片簧元件12具有大体上矩形的横截面，该横截面沿着延伸方向变化，以实现片簧元件12的预定的弹簧特性曲线。

纵向片簧装置10还具有用于将片簧元件12机械连接到机动车辆的轴54的连接装置14。连接装置14具有一对由钢制成的u形螺栓16，这些u形螺栓16在(向前)行进方向56上间隔开并且设置有向上指向的u形部分以及在其中心区域中包含片簧元件12。连接装置14中用于调节片簧元件12的上部过渡元件18设置在片簧元件12和u形螺栓16的u形部分之间，并且连接装置14中用于调节轴54的下部过渡元件20设置在片簧元件12和u形螺栓16的开口部分之间。上部过渡元件18和下部过渡元件20由钢制成。u形螺栓16穿过下部过渡元件20中的通孔并通过螺母固定。

连接装置14还包含声学分离元件22，该声学分离元件22形成为弹性体模制部件并且适于上部过渡元件18或下部过渡元件20面向片簧元件12的内表面，以及该声学分离元件22适于片簧元件12在连接装置14的区域中的外轮廓。声学分离元件22在纵向片簧装置10的操作期间用于使片簧元件12与连接装置14声学分离。在本配置中，声学分离元件22形成为单个弹性体模制部件。在替代实施例中，声学分离元件22也可以由两个单独的弹性体模制部件形成，该弹性体模制部件设置在上部过渡元件18和片簧元件12之间，或者在下部过渡元件20和片簧元件12之间。

机动车辆装配有安装支架44，安装支架44在设置在片簧元件12的后端上方的位置处连接到机动车辆的底盘(未示出)，该安装支架44例如形成为梯架并向下延伸。安装支架44配备有在竖直方向(z方向)上间隔开并且由金属构成的圆柱形滑动轴承衬套46、50。由金属构成的圆柱形螺栓被引导通过上部滑动轴承衬套46，该圆柱形螺栓固定地连接到机动车辆的底盘，使得安装支架44相对于底盘围绕上部横向轴线48是可枢转的。

从行进方向56看，片簧元件12的后端形成为眼。圆柱形金属螺栓穿过眼。金属螺栓的两端被引导通过由金属构成的两个下部滑动轴承衬套50并且在安装支架44中设置在相同高度处，使得片簧元件12的后端可相对于安装支架44围绕下部横向轴线52是可枢转的。在滑动轴承衬套46、50和圆柱形金属螺栓之间设置橡胶填充物(未示出)，以减少纵向片簧装置10操作期间的噪音的产生。

纵向片簧装置10还具有保持件装置24，该保持件装置24具有基座保持元件26和悬架调节元件28。基座保持元件26具有大致箱形的形状并且固定地连接到机动车辆的底盘。该连接例如可以实施为可拆卸地固定使得装配工可以借助于工具以可逆的方式形成和释放机械连接。然而，该连接也可以形成为牢固地结合。

片簧元件12在前部区域中固定地连接到基座保持元件26。如图1所示，固定连接可以通过螺纹螺栓30通过非刚性和刚性锁定螺钉连接产生。或者，固定连接也可以通过粘合(例如，胶合)来实现。

悬架调节元件28以可拆卸固定的方式在基座保持元件26面向片簧元件12的下侧上连接到基座保持元件26。悬架调节元件28包含面向片簧元件12的表面32并且在对应于图1的绘图平面的竖直平面中凸出地形成表面32。

悬架调节元件28以这样的方式设置：悬架调节元件28的表面32的前部与片簧元件12在纵向片簧装置10仅承载车身载荷的状态下处于机械支承，该状态如图1中所示。在支承点处悬架调节元件28的表面32和竖直方向之间形成的角度34还大体上对应于在支承点处片簧元件12面对悬架调节元件28的表面32的表面和竖直方向之间形成的角度36。

在纵向片簧装置10上的载荷增加的情况下，片簧元件12的前部区域设置成在尺寸上增大直到完整表面32的部分上与悬架调节元件28表面32形成机械支承。

机动车辆行进期间纵向片簧装置10操作时，片簧元件12在悬架调节元件28的表面32上的这种持续的滚动运动可以导致表面磨损增加。为了有效地减少表面磨损，悬架调节元件28的面向片簧元件12的表面32形成为机械抵抗隔离层38。

图2以侧视图示出了根据图1的纵向片簧装置的保持件装置的示意图。面向片簧元件12的表面32具有设置在竖直(xz)平面中的局部曲率半径40、42，该曲率半径随着距离表面32的最前点的距离而在量级方面变得不断变大。例如，在图1中示出了局部曲率半径40、42中的两个。悬架调节元件28的面向片簧元件12的表面32在纵向片簧装置10仅处于车身载荷的状态下具有与片簧元件12的表面32在向后方向上不断增加的最小距离。

纵向片簧装置10的有效作用的弹簧特性曲线可以通过选择片簧元件12的材料和几何形状以及通过悬架调节元件28面向片簧元件12的表面32的形式的配置来固定。通过悬架调节元件28形式的改变，在相同的片簧元件12的情况下，可以提供纵向片簧装置10的完全不同的、有效的弹簧特性曲线，使得片簧元件12可以用于机动车辆的不同变型，并且因此可以保留生产片簧元件12的工具。

虽然以上描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了本公开的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应当理解的是在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。另外，可以组合各种实现实施例的特征以形成本公开的其他实施例。