CN103748380B - 用于弹簧的固定件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于弹簧（2）的固定件（5），其包括用于将所述弹簧（2）固定在所述固定件（5）上的弹簧固定区域（10）和用于将车轮架（4）固定在所述弹簧（2）上的车轮架固定区域（9），其中，所述固定件（5）具有变形区域（23）用于将力从所述弹簧固定区域（10）传递到所述车轮架固定区域（9）上。

Description

用于弹簧的固定件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于弹簧的固定件，其包括用于将弹簧固定在该固定件处的弹簧固定区域和用于将车轮架固定在该固定件处的车轮架固定区域。
背景技术
弹簧、例如板簧在行走机构中常常用于车轮的缓冲装置，以用于平衡车道不平性并且由此改进车辆的行驶性能。为此，车轮、确切地说车轮可固定于其上的车轮架通过导杆和弹簧与车身相连接。弹簧同样可引导和保持车轮和/或车轮架，从而车轮相对于行走机构和/或车身定位在受控的位置处。
在现有技术中，板簧通过固定件与车轮架相连接。这种固定件例如可为简单的螺栓，其被引导穿过在板簧中的孔并且与车轮架相连接。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于板簧的固定件。
该目的通过根据权利要求1所述的用于板簧的固定件实现。在从属权利要求中给出优选的实施方式。
特别是，该目的通过用于弹簧、特别是板簧的固定件实现，其包括用于将弹簧固定在该固定件处的弹簧固定区域和用于将车轮架固定在弹簧处的车轮架固定区域，其中，该固定件具有用于将力从弹簧固定区域传递到车轮架固定区域上的变形区域。
在此，车轮架固定区域是固定件的用于将车轮架固定在固定件处的区域。在此，车轮架固定区域也可通过多个其它元件与车轮架相连接。弹簧固定区域用于将弹簧固定在固定件处。该区域也不必直接与弹簧相连接，而是在此也可在固定件和弹簧之间布置一个或多个元件。
由此可了解到，代替使弹簧直接与车轮架相连接，可为弹簧分派独立的固定件，弹簧通过该独立的固定件与车轮架相连接。在此不必使固定件直接与车轮架相连接，而是也可设想在车轮架和固定件之间设置一个或多个元件的设计方案。
弹簧特别是可设计成板簧、优选横向板簧。板簧理解为这样的弹簧，即，其主伸展方向与优选的弹簧方向不同，特别是主伸展方向基本上垂直于优选的弹簧方向。
在此，板簧可由一种或多种材料制成、特别是金属和/或塑料制成。优选地，板簧和/或横向板簧由玻璃纤维加强的塑料制成。
特别是，在此可使固定件成型为，在弹簧可能遭受损坏的能量引入时固定件变形并且由此至少部分地在固定件之内消除引入的能量并且仅仅一部分引入的能量传递到弹簧上。由此防止损坏弹簧。优选地，在此固定件的变形具有这样的形状和大小，即使得弹簧通过该固定件继续与车轮架相连接并且因此车轮可继续通过弹簧被引导并且尽管发生了变形还可以继续行驶。
可根据力的大小、方向、持续时间等确定可使弹簧遭受损坏的力。也可行的是，对固定件进行调节，从而防止其它部件、特别是在弹簧之后的部件、例如轴承受到损坏。
然而，特别优选地，在车辆的行驶性能上可明显地感觉到固定件的变形，从而车辆驾驶员通过行驶性能注意到在固定件中的损坏并且由此促使车辆驾驶员消除该损坏。在此，通过在固定件中的变形防止了弹簧的损坏，从而在损坏情况中仅仅必须更换固定件并且可保留在大多数情况中明显更昂贵的弹簧。
优选地，通过固定件的变形相对于弹簧在固定件处的固定来移动车轮架在固定件处的固定位置，并且由此在固定件的使用状态中改变车轮姿态，例如前束和/或外倾。
优选地，固定件由金属、例如钢和/或铝制成。然而，固定件也可由复合材料、例如纤维加强的塑料、特别是玻璃纤维加强的塑料制成。
根据一个实施例，变形区域设计为，当超过一定极限力且特别是可导致弹簧损坏的力从车轮架固定区域传递到弹簧固定区域上时变形区域塑性变形。通过固定件的塑性变形可使固定件成型为，当传递处于正常范围中的力时其几乎不弹性变形或者仅仅很小地弹性变形，并且由此允许对车轮稳定且一如既往的导向。如果大到可对弹簧造成持久损坏的力被引入固定件中，则固定件的变形区域塑性变形并且由此通过该塑性变形消耗能量并且不将能量继续传递到随后的构件、例如弹簧上。
优选地，通过变形区域的变形，车轮架固定区域接近弹簧固定区域。由此，可通过变形来改变车轮架相对于弹簧的位置。通过固定件的该位置变化，车轮可根据固定件在车轮架处的固定形成前束或外倾。这产生明显的行驶性能变化。
优选地，将变形区域布置为，由车轮架固定区域传递到弹簧固定区域上的力借助于变形区域传递。特别是，变形区域可使车轮架固定区域与弹簧固定区域相连接。
优选地，变形区域在弹簧的主伸展方向上位于车轮架固定区域和弹簧固定区域之间。在此，弹簧固定区域为弹簧固定在固定件处的区域。在此，弹簧在固定区域中可被固定件包围并且由此被多个侧保持。在固定区域中固定件也可通过紧固件、例如螺栓、钉子或铆钉与弹簧可松开地或持久地相连接。在此，车轮架固定区域是以下这样的区域，在该区域中固定件构造为，其可直接或间接与车轮架相连接。通过变形区域优选地沿着弹簧的主伸展方向布置在车轮架固定区域和弹簧固定区域之间的方案，允许将固定件设计为，其作为弹簧的延长部分起作用。这也允许在至今未设置或未设置这种固定件的弹簧设计方案或行走机构中使用固定件，因为固定件可在弹簧的方向上延伸并且由此延续了弹簧的走向。
然而也可行的是，在弹簧的主伸展方向上在弹簧固定区域旁边或相对于弹簧固定区域错开地布置车轮架固定区域，并且由此实现了弹簧在不同结构空间中的布置方案。
固定件可借助于挤压方法制成，然而也可设想其它不同的加工方法。
优选地，固定件具有至少一个牵杆，其从车轮架固定区域延伸到弹簧固定区域。该牵杆优选地具有比弹簧固定区域和/或车轮架固定区域更小的横截面和/或比在弹簧固定区域中的牵杆和/或在车轮架固定区域中的牵杆更小的横截面。牵杆可构造为，其在过高的力引入时沿着与其纵向取向不同的方向弯折并且由此引起固定件的限定的变形。优选地，在此仅仅在变形区域中出现固定件的变形。由此，避免了固定区域、即弹簧固定区域和/或车轮架固定区域的变形并且进而避免了弹簧和/或车轮架的损坏。
优选地，至少变形区域的牵杆具有弯曲，该弯曲预先规定在力引入过大的情况下的变形。该弯曲优选地在垂直于弹簧-车轮架连接线的方向上。
优选地，变形区域的牵杆是板形的。板形在此可意味着，牵杆的伸展方向、例如牵杆的宽度超过特别是可垂直于第一伸展方向的第二伸展方向。牵杆的第二伸展方向例如可为牵杆的高度。
在此，牵杆的形状可与待传递的力相匹配。特别是，牵杆可具有这样的方向，即，当引入的力很大时牵杆在该方向上弯曲。特别是，牵杆的横截面在优选的弯曲方向上特别薄。特别是，在弯曲方向上的横截面可比垂直于该方向的横截面更小，特别优选地在弯曲方向上的伸展小于与此垂直的伸展的1/10。
优选地，固定件特别是在变形区域中具有两个牵杆，这两个牵杆也可彼此平行地和/或彼此镜像对称地布置。优选地，牵杆也可具有相同的形状。使用两个牵杆可实现，在弹簧和车轮架之间建立稳定的连接，不必使用横截面特别大的牵杆。此外，使用两个牵杆可实现对垂直于弹簧主伸展方向作用的力的更好的阻力。
优选地，变形区域具有多个牵杆。通过该多个牵杆、例如三个至十个或更多牵杆、优选地六个牵杆，可如此设计固定件，即，固定件可承受来自不同方向的大的力而不变形且由此允许弹簧相对于车轮架的稳定定位。然而，当变形区域承受大的力作用下时，牵杆也允许变形区域的限定的变形。
优选地，牵杆在变形区域中相交。特别优选地，两个牵杆限定固定件在变形区域中的侧面。特别是，牵杆在不同的点处相交，优选地，分别仅仅两个牵杆在一个点处相交。
也可在变形区域中通过多个牵杆实现行走机构结构。在此，一个或两个牵杆形成行走机构结构的界限。
优选地，牵杆具有固定件的宽度，从而固定件可借助于挤压方法以及随后的与挤压件的切割或分离制成。
根据另一实施方式，变形区域具有带有蜂窝结构的主体，其特别是由金属、例如钢和/或铝制成。这种主体可具有蜂窝结构，其中，蜂窝指向优选方向。优选地，蜂窝的壁垂直于共同的平面延伸，由此可沿着蜂窝壁的方向传递高的力，并且在可垂直于蜂窝壁方向或与蜂窝壁方向成角度的力的作用下实现蜂窝的塑性变形。由此，通过蜂窝结构和壁的走向，在相对于蜂窝壁方向成角度的高的力下，变形区域向预定的方向弯折和/或变形并且由此改变车轮架相对于弹簧的距离和/或位置。由此，也改变了车轮的外倾和/或前束并且由此改变了车辆的行驶性能。行驶性能的变化提示驾驶员，行走机构受到损坏并且应更换部件、特别是固定件和/或应停车。
在另一实施方式中，变形区域具有海绵式的元件，其特征为其海绵式的和/或泡沫式的结构。该海绵式的元件可布置在限定变形区域的侧面的两个牵杆之间。优选地，该海绵式的元件由金属泡沫、例如铝泡沫制成。该海绵式的元件可构造成与固定件独立的构件。也可将铝泡沫充入变形区域中。
优选地，固定件是单件式的。通过单件式的固定件可简单地且成本适宜地制造固定件。由此，该固定件也适合批量使用。
更为优选地，固定件由金属、例如铝和/或钢制成。这种材料一方面易于塑性弯曲而不会折断，另一方面这些材料也适合用于制造持久的行走机构组件。
优选地，车轮架固定区域具有用于将车轮架固定在固定件处的轴承、例如橡胶轴承。特别是，该固定为弹性的固定。这种轴承用于将车轮架可动地固定在固定件处，从而例如车轮可通过该固定件被引导和转向。
在此，轴承可通过传力连接被保持在通过固定件形成的优选为环形的容纳部中。
更为优选地，弹簧固定部具有容纳部，弹簧可被容纳在其中。该弹簧容纳部可向着变形区域的方向扩大并且由此将相应的、特别是在端部处设有加厚部的弹簧保持在其中。
优选地，固定件是带有引导车轮的横向板簧的McPherson后车轴的一部分。然而，固定件也可使用在带有引导车轮的横向板簧或纵向板簧以及弹簧导杆或其它行走机构构件或特别是由复合材料、例如纤维强化塑料制成的构件的其它车轴方案中。
附图说明
以下参照附图并根据实施例详细解释本发明。其中：
图1示出了行走机构，
图2示出了固定件
图3以三维图示出了图2中的固定件，
图4示出了与横向板簧和轴承相连接的根据图2的固定件，
图5示出了另一固定件，
图6以三维图示出了图5中的固定件，
图7示出了在变形之后根据图5的固定件，
图8示出了又一固定件，
图9以三维图示出了根据图8的固定件，
图10示出了在变形之后根据图9的固定件，
图11示出了带有部分海绵形的变形区域的固定件，
图12以立体图示出了根据图11的固定件，
图13示出了固定件的另一实施方式，
图14示出了固定件的另一实施方式，
图15示出了带有弹簧的根据图14的固定件。
具体实施方式
图1示出了行走机构1，其例如可用作乘用车中的后车轴。该行走机构具有两个车轮架4、4'，车轮可通过车轮轴承安装在该车轮架4、4'处。在车轮架4、4'处分别固定有纵拉杆7、7'和横拉杆8、8'。在此纵拉杆7、7'近似在车辆的纵向上延伸，并且横拉杆8、8'近似在车辆的横向上延伸。横拉杆和纵拉杆分别利用一个端部固定在车轮架上，而另一端部固定在车身上。
此外，行走机构具有两个减震器3、3'，这两个减震器同样利用一个端部与车轮架相连接，而减震器3、3'的另一端部通过轴承与车身相连接。
纵拉杆7、7'和横拉杆8、8'确定车轮架4、4'相对于车身的运动轨迹，减震器除了对车轮进行导向之外还对车轮架相对于车身的运动进行减振。
行走机构1从左向右包括以下构件：车轮架4、固定件5、横向板簧2、纵拉杆7、减震器3、横拉杆8、板簧固定件6、板簧固定件6'、横拉杆8'、减震器3'、纵拉杆7'、固定件5'、车轮架4'。
两个车轮架4、4'通过弹簧2、特别是横向板簧2相连接，该弹簧优选地由复合材料、例如玻璃纤维强化塑料制成。该横向板簧2横向于车辆主轴延伸，也就是说，通常横向于行驶方向延伸，并且通过两个布置在横向板簧2的中间三分之一部分中的板簧固定件6、6'与车身相连接。横向板簧2通过固定件5、5'在端部处与车轮架4、4'相连接。
图2示出了固定件5、5'，其包括车轮架固定区域9和弹簧固定区域10。在此，固定件5由金属、例如铝制成。车轮架固定区域9在此具有环形的、中间的凹口11，可将用于将车辆架固定在固定件5处的轴承容纳在该凹口11中。弹簧固定区域10具有两个相对的连接板13和14，其形成其中可容纳弹簧2的容纳部12。车轮架固定区域9在此紧接着弹簧固定区域10布置，通过壁34与其分离。
在图3中以立体图示出了根据图2的固定件5。弹簧固定区域10具有两个连接板13和14，这两个连接板分别具有在容纳弹簧2时贴靠在弹簧2处的内侧面15、16。内侧面15、16通过壁34的前部的内表面27相互连接，当容纳在容纳部12中时弹簧12同样贴靠在该壁34处。在此，前部的内表面27垂直于内侧面16。两个连接板13和14分别具有一个垂直于外表面延伸的通孔17和18。这两个通孔17、18相互对准。
图4示出了固定件5以及弹簧2的端部19和轴承20。弹簧2的端部19布置在通过连接板13和14的内侧面15和16以及前部的内表面27确定的容纳部12中。在此，弹簧2的端部19具有孔（未示出），螺栓21被引导穿过该孔。螺栓21同样被引导穿过连接板13和14的通孔17和18并且借助于螺母22拧紧。螺栓21固定弹簧2在容纳部12中的位置。
在车轮架固定区域9中设有橡胶轴承20，其通过传力连接与固定件5固定连接。该橡胶轴承20在此可借助于螺栓连接与车轮架4相连接。
图5示出了固定件5的另一设计方案。在此，在车轮架固定区域9和弹簧固定区域10之间存在变形区域23，其设计为，一旦由车轮架固定区域9和/或弹簧固定区域10引入了超过一定极限力的力，该变形区域23变形。有利地，该极限力小于损坏弹簧2的力。
变形区域23在此由两个牵杆24和25组成，牵杆24和25彼此相对地布置并且使车轮架固定区域9和弹簧固定区域10相连接。牵杆24和25优选地具有与连接板13和14相同的宽度，然而在高度上不同，从而该牵杆24和25从一定的极限力开始弯曲。在此，下部的牵杆25刚好使车轮架固定区域9与弹簧固定区域10相连接，而上部的牵杆24具有垂直于外表面26向外的弯曲，从而至少部分预先规定了在力过大的情况下的变形。变形区域23在一侧通过车轮架固定区域9、特别是壁28限制，并且在另一侧通过壁34限制，其中，壁34同样形成前部的内表面27。
图6以立体图示出了图5的实施方式。在此可看到，车轮架固定区域9和变形区域23和弹簧固定区域10具有相同的宽度。此外，可看到孔17和18，借助于所述孔可通过螺栓21将弹簧2固定在固定件5处。
图7示出了在由于过大的力引入而变形之后的固定件5。在此，两个牵杆24和25向外沿方向R和R'弯曲。在此，车轮架容纳区域9更接近弹簧固定区域10地移动。这导致车轮架4相对于车身的移动或摆动。然而，车轮架固定区域9相对于弹簧固定区域10并不侧向地或者仅仅最小地侧向地、垂直于力的方向移动。
图8示出了固定件5的另一实施方式。在此，牵杆24和25具有比连接板13和14小的高度，并且通过其他的牵杆29与壁28和壁34相连接。牵杆29具有与牵杆24和25相同的宽度，并且在此以相对于牵杆24和25成角度的方式布置，并且具有相对于牵杆24和25约45°的角度。在此，牵杆29'使牵杆24与壁28相连接，牵杆29''使牵杆24与壁34相连接，牵杆29'''使牵杆25与壁28相连接，牵杆29''''使牵杆25与壁29相连接。在此，牵杆29'和29''以及牵杆29'''和29''''相互连接并且交叉。通过该牵杆布置方案，在变形区域中在中间产生一个横截面为四边形的空隙30，其与横截面近似为三角形的六个空隙31a、31b、31c、31d、31e、31f相邻。
图9以立体图示出了根据图8的固定件5。在此，也可看出牵杆29'、29''、29'''和29''''的面式构造方案。
图10示出了在过大的力引入之后处于已变形状态中的根据图8的固定件5。在此，牵杆24和25又向外弯曲，从而车轮架固定区域接近弹簧固定区域。在此，空隙30和31a至31f变形并且变小。
图11示出了另一固定件5，其中在此，在变形区域中存在例如由铝制成的类似泡沫的结构32。在此，牵杆24和25可具有比连接板13和14更小的高度。如果固定件5借助于挤压加工制成，则铝泡沫的发泡可直接集成到挤压过程中。替代地，也可在挤压过程之后使铝泡沫发泡。优选地，这可在截成单个的固定件5之前并且在再处理固定件5之前进行。
图12以立体图示出了按照根据图11的实施方式的固定件5。
图13示出了固定件5的另一实施方式，其中，固定件5包括独立的变形构件33，其可被插入变形区域23中。该变形构件33可同样由铝或其它金属制成。变形构件33由其它材料、例如塑料制成也是可行的。该变形构件33具有蜂窝形的结构，其中，蜂窝在固定件5的主伸展方向HR上延伸、即，从弹簧固定区域10延伸到车轮架固定区域9。
图14示出了固定件5的另一实施方式。在此，固定件在连接板13和14处具有两个长形孔，借助于这两个长形孔可通过一个或多个螺栓引导弹簧2。此外，该固定件5在弹簧固定区域中向着车轮架固定区域9的方向具有变形构件33。弹簧2贴靠在该变形构件33上。现在，如果过大的力从车轮架固定区域9传递到弹簧固定区域上，则弹簧滑向变形构件33并且使该构件33变形。为了实现从变形区域到弹簧上更均匀的力分布，在变形构件33和弹簧2之间设有在容纳部12中的覆盖件36，其相对于弹簧2覆盖变形体33并且可移动地支承在容纳部12中。在此，使弹簧2继续朝着车轮架固定区域9的方向运动并且由此调整车轮架4。在此，通过变形构件33的变形吸收过大的力。在此，变形构件33可具有蜂窝形的结构，但是也可具有海绵形的或泡沫形的结构。
图15示出了带有弹簧2和橡胶轴承的根据图14的固定件5的实施方式。在此，弹簧22被保持在长形孔35中的螺栓21穿过。该变形构件33在此在车轮架固定区域9和弹簧固定区域10之间布置在弹簧固定区域10中并且通过覆盖件36与弹簧2分离，从而弹簧2不会由于变形构件33的结构受到损坏。优选地，螺栓不接触弹簧，从而在此也不引起弹簧的损坏。特别是弹簧通过弹簧固定区域夹紧和保持。
附图标记列表
1 行走机构
2 横向板簧
3、3' 减震器
4、4' 车轮架
5、5' 固定件
6、6' 板簧固定件
7、7' 纵拉杆
8、8' 横拉杆
9 车轮架固定区域
10 弹簧固定区域
11 凹口
12 容纳部
13 连接板
14 连接板
15 内侧面
16 内侧面
17 通孔
18 通孔
19 弹簧的端部
20 橡胶轴承
21 螺栓
22 螺母
23 变形区域
24 连接板
25 连接板
26 外表面
27 前部的内表面
28 壁
29 壁
29' 壁
29'' 壁
29''' 壁
29'''' 壁
31a 空隙
31b 空隙
31c 空隙
31d 空隙
31e 空隙
31f 空隙
32 类似海绵的结构
33 变形构件
34 壁
35 长形孔
36 覆盖件

Claims (16)

1.一种用于弹簧(2)的固定件(5)，所述固定件包括用于将所述弹簧(2)固定在所述固定件(5)上的弹簧固定区域(10)和用于将车轮架(4)固定在所述弹簧(2)上的车轮架固定区域(9)，其特征在于，所述固定件(5)具有变形区域(23)用于将力从所述弹簧固定区域(10)传递到所述车轮架固定区域(9)上，所述变形区域(23)设计为，当超过一定大小的力从所述车轮架固定区域(9)传递到所述弹簧固定区域(10)上时所述变形区域塑性变形。
2.根据权利要求1所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述变形区域(23)位于所述车轮架固定区域(9)和所述弹簧固定区域(10)之间。
3.根据权利要求1所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述变形区域(23)具有至少一个牵杆(24、25、29)，所述至少一个牵杆从所述车轮架固定区域(9)延伸到所述弹簧固定区域(10)。
4.根据权利要求3所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述至少一个牵杆(24、25、29)是板形的。
5.根据权利要求3或4所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述固定件(5)具有两个牵杆(24、25)，所述牵杆从所述车轮架固定区域(9)延伸到所述弹簧固定区域(10)并且至少部分地限定一个空腔。
6.根据权利要求1所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述变形区域(23)具有海绵式的和/或泡沫式的主体。
7.根据权利要求1所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述固定件(5)是单件式的。
8.根据权利要求1所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述固定件具有变形构件(33)。
9.根据权利要求1所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述固定件(5)由金属、纤维复合材料和/或塑料制成。
10.根据权利要求9所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述固定件(5)由铝制成。
11.根据权利要求1所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述车轮架固定区域(9)具有轴承用于将所述车轮架(4、4')固定在所述固定件(5)上。
12.根据权利要求1所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述弹簧固定区域(10)具有容纳部(12)用于容纳所述弹簧(2)。
13.根据权利要求1所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，所述弹簧(2)可移动地被保持在所述固定件(5)中。
14.根据权利要求13所述的用于弹簧(2)的固定件(5)，其特征在于，通过变形构件(33)防止所述弹簧(2)在移动方向上的运动。
15.根据权利要求14所述的用于弹簧(2)的固定件，其特征在于，所述变形构件(33)借助于可移动的板与所述弹簧(2)分隔开。
16.根据权利要求1所述的用于弹簧(2)的固定件，其特征在于，所述弹簧(2)是板簧。
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