CN104024684A - 用于车辆的悬挂支柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有空气弹簧单元(10)和阻尼单元(11)的用于车辆的悬挂支柱(1)，该阻尼单元(11)具有阻尼管(12)，该阻尼管延伸至空气弹簧单元(10)的滚动管(13)中，该阻尼管(12)具有分布在其周界上的支撑几何结构(14)，滚动管(13)的径向膨胀端(15)抵靠该支撑几何结构(14)被支撑，且根据本发明提议如下：为了在阻尼管(12)的支撑几何结构(14)上支撑滚动管(13)，提供扭转元件(16)，该扭转元件(16)被布置在滚动管(13)的径向膨胀端(15)和阻尼管(12)的支撑几何结构(14)之间，并且其中该扭转元件(16)形成与支撑几何结构(14)的形状配合，以用于扭矩传递的目的。

Description

用于车辆的悬挂支柱
技术领域
本发明涉及具有空气弹簧单元和阻尼单元的用于车辆的悬挂支柱，其中该阻尼单元具有阻尼管，该阻尼管延伸至空气弹簧单元的滚动管中，该阻尼单元具有分布在其周界上的支撑几何结构，该滚动管的径向膨胀端抵靠该支撑几何结构被支撑。 
背景技术
DE102 07 102B4公开了具有空气弹簧单元和阻尼单元的用于车辆的悬挂支柱，并且该阻尼单元具有阻尼管，该阻尼管延伸至空气弹簧单元的滚动管中。为了将滚动管支撑在阻尼管上，阻尼管具有支撑几何结构，该支撑几何结构被配置为具有肩部的冲压部分，并且滚动管的端部抵靠该支撑几何结构被支撑。 
滚动管的内径被配置为在抵靠阻尼管的支撑区域中具有仅稍大的直径，以使得滚动管连同阻尼管产生实质刚性的构造。 
气室被形成在滚动管内以用于空气弹簧单元的功能，该室被加压以使得滚动管必须与阻尼管密封隔开。为了实现滚动管和阻尼管之间的必要的密封效果，在阻尼管内制造凹槽，该槽与支撑几何结构相距一定距离并在其中放置O形环，这实现了抵靠滚动管的内侧的密封效果，但其结果是产生复杂的整体构造。 
重要的缺点是滚动管和阻尼管之间没有弹性，这使得横向力(特别是阻尼管在滚动管中的倾斜)的补偿是不可能的，其结果是运行具有该类型悬挂支柱的传动装置的车辆的驾驶舒适性被不利地影响。 
DE195 08 980C2公开了根据进一步实施例的用于车辆的悬挂支柱，其具有空气弹簧单元和阻尼单元，并且空气弹簧单元的滚动管借助于弹性环部件被保持抵靠阻尼单元的阻尼管。环部件的弹性意味着滚动管相对于阻尼管的倾斜可以被补偿；然而，该阻尼管不具有形成在分段区域中的支撑几何结构，并且该环部件抵靠项圈状凸缘被支撑，该项圈状凸缘被布置在阻尼管的外周界上。 
在使用本设计的悬挂支柱期间，除了横向力和由此造成的滚动管相对于 阻尼管的倾斜外，还可能发生额外的负载，并且为了进一步提高驾驶舒适性，例如传导发生在阻尼单元和空气弹簧单元之间的扭矩是合乎期望的。尽管在阻尼管和滚动管之间具有刚性构造的悬挂支柱可以允许阻尼管和滚动管之间的扭矩传导，但该刚性构造不利地影响驾驶舒适性。然而，如果由弹性体组成的环部件被用于补偿滚动管相对于阻尼管的倾斜，则不利的是不可能传导扭矩。 
发明内容
本发明的目的是创建一种用于车辆的悬挂支柱，通过该悬挂支柱可以克服现有技术的上述缺点；特别地其目的是创建具有增加的驾驶舒适性并允许滚动管在阻尼管上的改进支撑的悬挂支柱。 
该目的是由根据权利要求1的前序部分连同特征部分所述的悬挂支柱实现的。本发明的有利发展在从属权利要求中指明。 
本发明包括以下技术教导，即为了在阻尼管的支撑几何结构上支撑滚动管，提供扭转元件，该扭转元件被布置在滚动管的径向膨胀端和阻尼管的支撑几何结构之间，该扭转元件形成与支撑几何结构的形状配合以用于扭矩传递的目的。 
在滚动管和阻尼管之间的根据本发明的连接由于扭转元件而允许在滚动管和阻尼管之间传递扭矩，同时有可能同样通过扭转元件来补偿任何横向力和相对于阻尼管所发生的滚动管的倾斜力矩。扭转元件可以被容纳在滚动管的径向膨胀端中并与阻尼管上的支撑几何结构形成形状配合连接。特别地在扭转元件和内部支撑几何结构之间的较小半径区域中实现扭矩传递，这使得不必创建其他的连接来确保扭矩传递，其得益于扭转元件和阻尼管之间的形状配合连接。 
在悬挂支柱的使用过程中，可以围绕阻尼单元的纵向轴线在阻尼单元和空气弹簧单元之间发生相对旋转，并且特别地以伴随有扭转元件的弹性扭转的方式发生空气弹簧单元和阻尼单元之间的扭矩传递。因此可能发生滚动管相对于阻尼管并因此相对于阻尼单元的小角度旋转，而不会发生阻尼管相对于滚动管的围绕阻尼单元的纵向轴线的角度位置的永久性改变；特别地扭转元件提供滚动管和阻尼管之间的围绕阻尼单元的纵向轴线的弹性弹力。 
根据有利的实施例，扭转元件可以具有内部凹槽，其中支撑几何结构配 合在该凹槽中。扭转元件可以使用模制或初级成型工艺生产，由此当其被生产时可以提供该扭转元件中的内部凹槽。在该情况下扭转元件中的内部凹槽的数量优选地对应于形成在阻尼管上的分段区域中的支撑几何结构的数量。如果扭转元件被布置在支撑几何结构上(特别是在将滚动管安装在阻尼管上的过程中)，支撑几何结构可以首先被放置在扭转元件中的内部凹槽内，然后内部凹槽可以通过扭转元件的随后弹性变形额外适合于支撑几何结构。例如，在扭转元件的非安装状态下，内部凹槽可以比支撑几何结构更小，从而一方面通过在扭转元件中预先形成的内部凹槽并且还通过由安装在内部的支撑几何结构实现的凹槽的弹性后变形来形成形状配合。 
进一步有利地，扭转元件可以被配置成多个部件且特别地由橡胶弹性材料形成，并且具有形状稳定体，其优选地由硬塑料材料或金属材料制成，芯体优选地由橡胶弹性材料包覆成型，特别是利用丁腈橡胶或天然橡胶并采用注射成型。在使用悬挂支柱的过程中，芯体提高了扭转元件的形状稳定性，特别是针对发生在阻尼管和滚动管之间的扭矩传递。此外，形状稳定的芯体可能有利地影响在车辆的悬挂支柱的使用寿命期间的扭转元件的疲劳强度。 
悬挂支柱可以被配置使得在阻尼管和滚动管之间的区域中(特别是滚动管内部)形成压力室，扭转元件具有在外部周围延伸的密封唇部，该密封唇部将压力室与滚动管的内侧密封隔开。密封唇部可以被形成为橡胶弹性材料(特别是丁腈橡胶或天然橡胶)的几何模制件，从而与扭转元件形成为一个部件。例如，密封唇部可以弹性地抵靠在滚动管的内侧，以便在扭转元件和滚动管的内侧之间产生密封效果。扭转元件可以平齐地坐落在阻尼管上(特别是支撑几何结构上)，以使得仅通过将扭转元件装配在阻尼管或支撑几何结构上就已经实现密封效果。 
支撑几何结构可以例如利用成形法在阻尼管的壁上形成为向外弯曲的模制件。例如，该模制件可以在横向压制工艺由弹性压力缓冲元件形成或者通过内部高压整形的方法来形成。还可以设想，支撑几何结构作为个体元件被附接至阻尼管的外侧，例如通过钎焊法、焊接法或另外的连接方法。 
可以优选地在阻尼管的周界上提供多个支撑几何结构，其优选地位于相对于阻尼单元的纵向轴线的一个高度，也有可能单个支撑几何结构是足够的。支撑几何结构优选地布置在阻尼管的外周界上的分段区域中，并且阻尼管在存在支撑几何结构的区域之间具有连续结构，由此增加了阻尼管在纵向轴线 方向上的刚性(尤其是负载容量)。如果多个支撑几何结构被布置在阻尼管的周界上，其优选地可以是均匀分布的并且因此彼此等距离。例如，如果三个支撑几何结构被布置在阻尼管的周界上，则其彼此间具有120°的分布。如果多个支撑几何结构被提供为分布在阻尼管的周界上，特别地单个支撑几何结构的机械负载被降低。 
同样有利的是，如果支撑几何结构包括面向空气弹簧单元的方向的支撑肩部，则支撑几何结构通过支撑肩部与扭转元件的凹槽配合。支撑肩部可以形成支撑几何结构的力传递面，其在每种情况下可以抵靠在扭转元件中的内部凹槽的互补力传递面上。 
具有橡胶弹性材料的扭转元件被有利地硫化或被粘性键合到滚动管的径向膨胀端的内侧或被压入径向膨胀端中。这产生了扭转元件在滚动管上的自固位构造，其结果是改进了在悬挂支柱的安装过程中滚动管和扭转元件的处理。特别地，确保了扭转元件在滚动管的径向膨胀端的正确配合。 
根据进一步的示例性实施例，扭转元件可以以形状配合的方式被容纳在滚动管的径向膨胀端中，径向膨胀端有可能具有向内成形的边缘，特别是面向内侧的外展式凸缘。在纵向轴线方向上的扭转元件和滚动管之间的形状配合可以由该边缘或该外展式凸缘形成，从而至少以紧固方式容纳扭转元件，特别是通过滚动管的径向膨胀端的压缩。 
附图说明
使用附图在本发明的优选示例性实施例的描述中更详细地描述改进本发明的进一步特征。在附图中： 
图1以剖视图示出悬挂支柱的示例性实施例，其中根据本发明将空气弹簧单元的滚动管布置在阻尼单元的阻尼管上； 
图2示出在阻尼管上的支撑几何结构的布置细节的放大图，在其上示出部分示出的扭转元件； 
图3示出扭转元件的透视图，其示出剖切部分， 
图4示出扭转元件在阻尼管上的布置的侧视图，以及 
图5示出根据如图4所示的剖面线A-A的阻尼管和扭转元件的横截面图。 
具体实施方式
图1示出具有本发明的特征的悬挂支柱1的示例性实施例。悬挂支柱1被用于布置在运行传动装置的车辆中并且形成车辆圆顶和车辆的车轴之间的连接构件。悬挂支柱1具有空气弹簧单元10和阻尼单元11。空气弹簧单元10被用于将车轴悬挂在车辆框架上，并且阻尼单元11提供车轴在车辆上的运动的阻尼。为了将悬挂支柱1布置在车辆中，连接螺栓23被布置在空气弹簧单元10的端部，使得在空气弹簧组件10的一部分和车辆的弹簧圆顶之间产生直接连接。阻尼单元11具有阻尼管12，并且紧固孔24被布置在阻尼管12的端部，阻尼单元11可以利用该紧固孔连接至车辆的车轴。 
阻尼单元11的阻尼管12延伸至空气弹簧装置10的滚动管13中，并且阻尼单元11进一步具有活塞杆25，该活塞杆延伸至空气弹簧单元10中并且被连接至空气弹簧单元10的一部分，其连接方式的细节没有示出。 
滚动管13被支撑在支撑几何结构14上，该支撑几何结构被形成在阻尼单元11的阻尼管12上。为此，滚动管13具有径向膨胀端15，并且扭转元件16被容纳在径向膨胀端15内部，滚动管13借助于该扭转元件被支撑在支撑几何结构14上。 
阻尼管12沿悬挂支柱1的纵向轴线22延伸，并且该示例性实施例示出在阻尼管12的周界上的三个支撑几何结构14，其相对于纵向轴线22位于相同的高度。扭转元件16被布置在支撑几何结构14上以使得支撑几何结构14配合在扭转元件16内。由滚动管13的径向膨胀端15产生锥形配合，其中扭转元件以力传递方式配合。在下面的图2中更详细地描述扭转元件16在阻尼管12的支撑几何结构14上的布置。 
图2示出部分剖开的阻尼管12的视图，作为示例在其上已经形成两个支撑几何结构14。在右侧示出的支撑几何结构14是从阻尼管12的内部可以看见的，并且可以看出支撑几何结构14被形成为阻尼管12的壁中的模制件，其从阻尼管12的内侧向外径向弯曲。支撑几何结构14具有支撑肩部21，扭转元件16可以抵靠该支撑肩部。为此，扭转元件16具有凹槽17，其中支撑几何结构14可以配合在该凹槽中。在扭转元件16的内侧上制成的凹槽17的数目对应于阻尼管12上的支撑几何结构14的数目。 
图3示出扭转元件16的示例性实施例的透视图，其可以被配置为形成空气弹簧单元10的滚动管13和阻尼单元11的阻尼管12之间的根据本发明的连接。扭转元件16基本上是环形的，该扭转元件16被示出切除一半。在内 侧示出凹槽17，其中根据图2的支撑几何结构14可以配合该凹槽。图示形式的扭转元件16处于未安装的未加载状态，并且可以看到，凹槽17已经被制出在扭转元件16的基本几何结构中。 
扭转元件16具有橡胶弹性材料，例如丁腈橡胶，其通过注射成型来生产。扭转元件16在内部具有形状稳定芯体18，该芯体由硬质材料(例如硬质塑料材料或金属材料)制成并且以环状方式围绕扭转元件16延伸。 
扭转元件16在外部具有基本上圆锥形的轮廓，其适合于滚动管13的径向膨胀端15的圆锥形状。在扭转元件16的端部(锥形外轮廓在该处具有较小的直径)，扭转元件16具有密封唇部20，该密封唇部由橡胶弹性材料一体形成。通过密封唇部20，扭转元件16可以对滚动管13的内部实施密封功能。扭转元件16和阻尼管12(特别是支撑几何结构14)之间的密封效果由扭转元件16的内部压配合来实现。径向膨胀端15可以仅坐落在扭转元件16的外部，或者扭转元件16被硫化或例如粘性键合到滚动管13的径向膨胀端15的内侧上。 
图4示出扭转元件16在阻尼管12的支撑几何结构14上的布置的侧视图，并且扭转元件16在外侧具有密封唇部20。在下面的图5中示出根据剖面线A-A的阻尼管12的支撑几何结构14上的扭转元件16的剖视图。 
图5示出根据剖面线A-A的扭转元件16在阻尼管12上布置的横截面图。作为示例，阻尼管12被形成为具有三个支撑几何结构14，这些支撑几何结构被形成为径向向外弯曲的模制件。为了容纳支撑几何结构14并因此产生形状配合的几何结构，扭转元件16具有凹槽17，其中支撑几何结构14配合在该凹槽中。凹槽17和支撑几何结构14之间的形状配合允许传递扭转元件16和阻尼管12之间围绕纵向轴线22的扭矩，其结果是如图1所示在扭转元件16的弹性区域中产生阻尼单元11相对于空气弹簧单元10的旋转。阻尼单元11相对于空气弹簧单元10的扭矩传递旋转可以是围绕纵向轴线22的小于10°的角度，优选地小于5°，且特别优选地小于1°。 
根据进一步的实施例，滚动管13的径向膨胀端15可以具有波纹形状，其以互补的方式形成至阻尼管12中的支撑几何结构14。例如，径向膨胀端15可以具有三个波浪状的向外形成的凸起，其在径向位置处形成在径向膨胀端15中，支撑几何结构14也可以位于所述径向位置处。当处于安装状态时，扭转元件16能够弹性地压入端部15的向外形成的凸起，其结果是同样在旋 转方向上创建扭转元件16和滚动管13之间的形状配合。 
本发明并不限于上述指明的优选示例性实施例的实施方式。相反，许多变型是可以想到的，其利用具有甚至根本不同设计的配置的所述技术方案。在权利要求、说明书或附图中给出的所有特征和/或优点(包括设计细节或空间布置)可以单独地或以各种组合的方式为本发明所必需。 
标号说明 
1  悬挂支柱 
10 空气弹簧单元 
11 阻尼单元 
12 阻尼管 
13 滚动管 
14 支撑几何结构 
15 径向膨胀端 
16 扭转元件 
17 凹槽 
18 芯体 
19 压力室 
20 密封唇部 
21 支撑肩部 
22 纵向轴 
23 连接螺栓 
24 紧固孔 
25 活塞杆 。

Claims (10)

1.一种具有空气弹簧单元(10)和阻尼单元(11)的用于车辆的悬挂支柱(1)，所述阻尼单元(11)具有阻尼管(12)，所述阻尼管(12)延伸至所述空气弹簧单元(10)的滚动管(13)中，所述阻尼管(12)具有分布在其周界上的支撑几何结构(14)，所述滚动管(13)的径向膨胀端(15)抵靠所述支撑几何结构(14)被支撑，
其特征在于：
为了在所述阻尼管(12)的所述支撑几何结构(14)上支撑所述滚动管(13)，提供扭转元件(16)，
所述扭转元件(16)被布置在所述滚动管(13)的所述径向膨胀端(15)和所述阻尼管(12)的所述支撑几何结构(14)之间，并且其中
所述扭转元件(16)形成与所述支撑几何结构(14)的形状配合，用于扭矩传递的目的。
2.根据权利要求1所述的悬挂支柱(1)，其特征在于：
在利用所述悬挂支柱(1)的过程中，在所述阻尼单元(11)和所述空气弹簧单元(10)之间产生围绕所述阻尼单元(11)的纵向轴线(22)的相对转动，其中在所述空气弹簧单元(10)和所述阻尼单元(11)之间的扭矩传递特别地由所述扭转元件(16)的弹性扭转引发。
3.根据权利要求1或2所述的悬挂支柱(1)，其特征在于：
所述扭转元件(16)具有内部凹槽(17)，其中所述支撑几何结构(14)配合在所述内部凹槽(17)内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的悬挂支柱(1)，其特征在于：
所述扭转元件(16)被配置成多个部件且特别地由橡胶弹性材料形成，并且具有形状稳定的芯体(18)，所述芯体(18)优选地由硬塑料材料或金属材料制成，而所述芯体(18)优选地利用所述橡胶弹性材料包覆成型，特别地利用丁腈橡胶并采用注射成型。
5.根据前述权利要求中任一项所述的悬挂支柱(1)，其特征在于：
在所述阻尼管(12)和所述滚动管(13)之间的区域中形成压力室(19)，其中所述扭转元件(16)具有围绕其外部延伸的密封唇部(20)，所述密封唇部(20)将所述压力室(19)与所述滚动管(13)的内部密封隔开。
6.根据前述权利要求中任一项所述的悬挂支柱(1)，其特征在于：
所述支撑几何结构(14)被形成为利用成形方法在所述阻尼管(12)的壁中向外弯曲的模制件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的悬挂支柱(1)，其特征在于：
三个支撑几何结构(14)在所述阻尼管(12)的周界上相隔120°分布。
8.根据前述权利要求中任一项所述的悬挂支柱(1)，其特征在于：
所述支撑几何结构(14)包括支撑肩部(21)，所述支撑肩部(21)面向所述空气弹簧单元(10)的方向，其中所述支撑几何结构(14)以所述支撑肩部(21)配合所述扭转元件(16)的所述凹槽(17)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的悬挂支柱(1)，其特征在于：
所述扭转元件(16)被硫化或粘性键合在所述滚动管(13)的所述径向膨胀端(15)的内侧或者被压入到所述径向膨胀端(15)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的悬挂支柱(1)，其特征在于：
所述扭转元件(16)以形状配合的方式被容纳在所述滚动管(13)的所述径向膨胀端(15)中，其中所述径向膨胀端(15)具有向内成形的边缘，特别是面向内侧的外展式凸缘，借助于该边缘在所述纵向轴线(22)的方向上在所述扭转元件(16)和所述滚动管(13)之间形成形状配合。
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