CN104972858B - 用于汽车的横向板簧系统和横向板簧支承单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于汽车的横向板簧系统和横向板簧支承单元。所述横向板簧支承单元具有用于支承横向板簧(1)的支承构件(4)。根据本发明，支承构件(4)具有第一构件零件(8)和第二构件零件(9)。所述第一构件零件(8)和第二构件零件(9)以铰链形式可旋转运动地彼此连接并且被一个套环(10)包围。第一构件零件(8)具有铰链头(11)，该铰链头形锁合地保持在第二构件零件(9)的铰链头容纳部(12)中。套环(10)具有波纹管区段(23)并且保护支承构件(4)的构件零件(8、9)不受杂质损坏。

Description

用于汽车的横向板簧系统和横向板簧支承单元
技术领域
本发明涉及一种横向板簧支承单元，其包括用于将横向板簧支承在汽车中的支承构件，本发明还涉及一种用于汽车的横向板簧系统，其包括支承构件。
背景技术
弹簧作为板簧用于车轮的引导和弹性。板簧由弹性材料如金属和/或塑料和/或复合材料制成并且具有长形的、通常为梁状的形式并且具有中间区域和至少两个端部。
作为行驶机构的组成部分，车轮悬挂装置用于连接车轮与车辆。在此，车轮悬挂装置可以直接与大多为自承载式的车身连接。根据设计结构，车轮悬挂装置也可以设置在与车身连接的副车架或底架上。
轻巧且紧凑构造的实施方式尤其是为车辆后轮悬挂装置规定越来越多地使用板簧。作为所谓的横向板簧，板簧水平地横向于车轮纵轴线设置。在中间区域中，横向板簧通常经由两个支承单元而与汽车车身连接或者是保持在其上。通过这种方式，两个端部可以实施基本上竖直的弹性运动。经由横向板簧端部上的端侧支座使得该横向板簧与轮架或与车轮悬挂装置的另一组件作用连接。横向板簧执行车轮导向功能、导杆功能以及减振和承重任务并且可以在传统的车轮悬挂装置中代替必要的螺旋弹簧和/或稳定器。
GB 1 224 196 A1公开了一种用于支承横向板簧的横向板簧支承单元，其具有支承构件。该支承构件具有形式为带有球头的销的第一构件零件，该球头可旋转运动地支承在第二构件零件的球窝中。第一构件零件和第二构件零件被一个套环包围。
US 4 768 807 A公开了一种具有横向板簧的车轮悬挂装置，该横向板簧支撑轮架。在插入弹性支承构件或者减振体的情况下，横向板簧与车架连接。横向板簧在装配状态中被保持构件包围。
现有技术还包括由DE 10 2009 028 574 A1公开的一种用于将车辆的横向板簧支承在汽车车身上的设备。该设备具有容纳区域，横向板簧在装配状态中局部被容纳区域完全包围。所述设备包括两个柱形的保持区域，所述保持区域沿车辆纵向方向分别连接到容纳区域上并且嵌入具有空心柱形的支承元件的支承装置中，所述支承元件至少局部构造成有弹性的。支承装置可固定在汽车车身侧。
DE 10 2010 060 093 A1也描述了一种用于汽车的车轮悬挂装置，其具有横向板簧。该横向板簧经由至少两个支座或者支承单元而与汽车车身连接并且在该横向板簧的两个彼此背向的端部上分别与一个轮架铰接连接。
支承单元构造成使得横向板簧沿车辆竖轴线方向刚性固定、但能沿车辆横轴线方向平移地围绕平行于车轮纵轴线定向的轴线可旋转地运动。通过这种方式可以将横向板簧支承在汽车车身上，从而可调节摇摆弹簧刚度(Wankfederrate)与升降弹簧刚度(Hubfederrate)的比值，从而无需安装用于稳定车辆的横向稳定器。
随着现代车辆轻型结构程度的不断增加，采用横向板簧越来越重要。这样安装横向板簧，使得其不仅执行车身弹簧或者螺旋弹簧的功能而且也执行稳定器的功能。为了执行车身弹簧(升降)和稳定器(摇摆)的功能，横向板簧必须同时保障确定的摇摆刚度(抵抗车轮反向竖直运动的阻力)以及确定的升降刚度(抵抗车轮同向竖直运动的阻力)。由此可以借助一个所谓的集成弹簧将升降弹性和摇摆弹性的功能组合到一个构件中。重要的参数在此是摇摆刚度与升降刚度的比值。该比值必须大于1，从而能够集成稳定器功能，理想的是该比值甚至是2并且更高。摇摆刚度与升降刚度之间大的比值保障车轮悬挂装置具有抵抗汽车车身摇摆运动的高的阻力。同时由此实现了沿竖直运动方向的、足够用于良好行驶舒适性的挠性。
原则上可以经由中央的支承点调节弹簧特性和刚度，经由所述支承点，横向板簧与由弹簧支撑的车辆质量体连接。重要参数在此是各支承单元相对彼此沿横向板簧纵向方向的距离。经由该距离可以调节摇摆刚度。但通过改变各支承单元的距离——根据行驶机构的设计——只能实现有限的、小于2的摇摆刚度与升降刚度的比值。但这不足以实现稳定器功能的最佳集成。因此需要这样设计支承技术，使得支承单元在z方向上是极为刚性的，但在旋转方向上却是灵活的。借助传统的橡胶支座至少不能充分实现这一目标冲突。因此会出现支座断裂。
发明内容
本发明所基于的目的在于：提供一种横向板簧支承单元，其包括用于支承横向板簧的、在功能上改进的支承构件，借助该横向板簧支承单元可实现足够高的摇摆刚度与升降刚度之比，以及提供一种用于汽车的、包括这种横向板簧支承单元的横向板簧系统。
为此，本发明提供一种横向板簧支承单元，其包括用于将横向板簧支承在汽车中的支承构件，该支承构件具有第一构件零件和第二构件零件，所述第一构件零件和第二构件零件可旋转运动地彼此连接并且被一个套环包围，其特征在于，所述支承构件配置有对应支座，横向板簧可插入支承构件与对应支座之间，并且支承构件和对应支座被保持构件包围。
相应地，本发明还提供一种用于汽车的横向板簧系统，该横向板簧系统包括横向于汽车设置的横向板簧，该横向板簧经由至少一个如上所述的横向板簧支承单元而与汽车车身连接。
横向板簧支承单元和其支承构件的有利方案另外在下文述及。
横向板簧支承单元包括具有第一构件零件和第二构件零件的支承构件。所述第一构件零件和第二构件零件可旋转运动地彼此连接并且被一个套环包围。
在横向板簧支承单元中为支承构件配置对应支座。这样构造支承构件和对应支座，使得它们之间可容纳横向板簧。支承构件和对应支座被保持构件包围，经由该保持构件，横向板簧支承单元可紧固在副车架或汽车车身上。对应支座可以是减振体、尤其是由弹性体制成的减振体或由发泡聚氨酯制成的减振体。对应支座的减振体尤其是由软于弹性体橡胶的材料制成。该材料选择允许横向板簧的横向运动，且不由此降低支承的预紧。
支承构件不仅吸收可动部件的载荷而且也吸收运动力并且用作具有自由度的支座。第一构件零件和第二构件零件形锁合并且可旋转运动地彼此连接。该连接如下地设计，即，第一构件零件围绕x轴可有限地枢转。沿x方向或者围绕x轴(车辆纵轴线或者车辆运动方向)的可旋转运动性能够实现较高的升降刚度。摇摆刚度在汽车中的横向板簧系统中通过横向板簧支承单元的距离来调节，而升降弹簧刚度则通过支承单元借助根据本发明的支承构件的可旋转运动性来调节。通常设置有两个横向板簧支承单元用于固定横向板簧。总之根据本发明的方案能够实现对于实际足够高的摇摆刚度和升降刚度。另外，根据本发明的支承构件是免维护、低成本且使用寿命极长的。
根据本发明的支承构件构造成铰链轴承的形式。第一构件零件具有铰链头。铰链头构造成柱形或者辊形或桶形的。第二构件零件具有铰链头容纳部。铰链头形锁合地且可有限旋转运动地保持在铰链头容纳部中。支承构件在车辆的竖轴线上或者在z轴上是刚性的，用以将横向板簧支撑在副车架或车身上。支承构件沿车辆的x方向可有限地转动，以便能够与横向板簧在升降和摇摆时一同运动。
在一种技术上有利的方案中，支承构件具有沿汽车y轴微小的平移运动能力。由此能补偿横向板簧在升降和摇摆时的有效长度变化。
支承构件通过材料的硬度或者支承构件各个零件所用的材料的硬度提供沿z轴的刚性。优选构件零件由塑料制成。
第一构件零件具有与铰链头连接的基体。第二构件零件具有与铰链头容纳部连接的基体。优选第一构件零件的铰链头和基体以及第二构件零件的铰链头容纳部和基体材料相同地一体构造。通过设计或者调节基体的尺寸、尤其是第二构件零件基体的长度可以调节支承构件的支承基点到接头中心点的距离。由此能影响横向板簧系统的横向可运动性。
支承构件的一个方面规定，套环具有波纹管区段。套环完全包围第一构件零件和第二构件零件并且相对环境密封这些构件零件。套环用于保护可动的构件零件不受杂质、尤其是污物和有害环境因素如溅水、灰尘、污垢、盐和类似物的损坏。波纹管区段赋予套环弹性特性，其随支承构件一同运动。
在一种有利的方案中，套环具有基座。在基座中，第一构件零件或第二构件零件保持在一容纳部中。套环的基座根据支承构件的实施方式可以选择性地配置给第一构件零件或第二构件零件，以便将它们容纳在基座的容纳部中。
另外，套环具有凸缘区段。套环以该凸缘区段根据支承构件的实施方式而搭接第一构件零件或第二构件零件。
本发明的重要方面在于一种用于汽车的横向板簧系统。该横向板簧系统具有横向于汽车设置的横向板簧，该横向板簧经由至少一个横向板簧支承单元而与汽车车身连接。横向板簧支承单元具有保持构件。横向板簧在保持构件中容纳在根据本发明的支承构件与对应支座之间。支承构件的特征在于铰链状共同作用的第一构件零件和第二构件零件，它们可旋转运动地彼此连接并且被一个套环包围。
支承构件沿车辆竖轴线(车辆的z轴)是刚性的。另外，支承构件是扭转柔软的(verdrehweich)。根据本发明的支承构件的有利特征在于其良好的弹性和功能特性以及免维护性。另外支承构件是低成本且耐用的。集成到横向板簧支承单元中的支承构件尤其是能够实现对横向板簧的横向收缩的补偿。
第二构件零件以其平面的外侧、通常为下侧直接或间接地支承在横向板簧的上侧上。“间接地支承”按本发明的意义理解为这样的实施方式，在其中第二构件零件的基体定位于套环的基座的容纳部中。在“直接地支承”的情况中，第二构件零件与横向板簧的上侧直接接触。
第一构件零件在其基体的外侧上也具有平坦设计的贴靠面。借助该贴靠面，第一构件零件贴靠在车厢或者汽车车身或支承的副车架上。
功能上有利的是，根据本发明的支承构件设置在车厢与横向板簧之间。优选地，这种设置通过下侧的简单构造的对应支座夹紧并且借助尤其是弓形的保持构件固定在一起并且紧固在汽车上。
附图说明
下面借助附图所示的实施例来详细说明本发明。附图中：
图1为用于汽车的横向板簧系统的技术简化图，其包括根据本发明的横向板簧支承单元；
图2为支承构件的透视图；
图3为支承构件的正视图；
图4为支承构件的侧视图；
图5为支承构件的俯视图；
图6为沿图4的A-A线的剖视图；
图7为沿图6的B-B线的剖视图。
具体实施方式
图1技术上简化示出用于汽车的横向板簧系统的一部分，其包括横向于汽车设置的横向板簧1，该横向板簧经由横向板簧支承单元2而与汽车车身3连接。横向板簧支承单元2的组成部件是支承构件4，该支承构件在图2至7中详细示出。
图1还透视性示出车辆坐标系，用以标出汽车内或者横向板簧支承单元2内的轴线。x轴和y轴处于一个水平面中(车道平面)，x轴(车辆纵轴线)位于车辆纵向中心面中并且向前水平地且沿车辆的运动方向定向。y轴(车辆横轴线)垂直于车辆纵向中心面并且横向于车辆的运动方向定向。z轴(车辆竖轴线)垂直于车辆的x-y平面并且以其正向指向上方。
支承构件4配置有对应支座5。在支承构件4与对应支座5之间插入横向板簧1。借助弓形的保持构件6将横向板簧支承单元2紧固在汽车车身3上或副车架上。在此，支承构件4和对应支座5连同所容纳的横向板簧1被保持构件6包围并且借助紧固工具7固定于汽车车身3上。
横向板簧支承单元2的本发明特有的组成部件是支承构件4。该支承构件4具有第一构件零件8和第二构件零件9。第一构件零件8和第二构件零件9构成铰链接头并且可旋转运动地彼此连接并且被一个套环10包围。套环10用于防止在彼此形锁合且相对彼此可旋转运动的第一构件零件8与第二构件零件9之间的连接区域的杂质、尤其是污物。
第一构件零件8具有铰链头11。如图6所示，该铰链头11构造成柱形的且具有圆形基面。直径以D表示并且中心点以M表示。x轴延伸穿过中心点M。第一构件零件8相对第二构件零件9围绕x轴的可旋转运动性或者旋转运动通过箭头R表示。在此，铰链头11在第二构件零件9的铰链头容纳部12中枢转。
图7示出支承构件4的沿图6中B-B线的纵剖视图。
第二构件零件9具有铰链头容纳部12。该铰链头容纳部12构造成锅状的且具有内部轮廓13，该内部轮廓与铰链头11的外部轮廓14一致，因而铰链头11形锁合地保持在铰链头容纳部12中并且围绕汽车x轴可有限运动地被容纳。
在第一构件零件8的铰链头11上材料相同地一体地连接有图平面中上方的基体15，第二构件零件9同样材料相同地一体具有与铰链头容纳部12连接的基体16。第一构件零件8和第二构件零件9优选由耐磨塑料制成。
第二构件零件9的基体16的下部区域17保持在套环10的容纳部18中。容纳部18构造在套环10的横向板簧侧的下部基座19中。套环10基座19的下侧20构成支承构件4的平面的贴靠面，借助该贴靠面，支承构件贴靠在横向板簧1的上侧21上。第一构件零件8的上侧22同样构造成平面的并且构成贴靠面，借助该贴靠面，支承构件4贴靠在汽车车身3或者支承的副车架上。
构件4的总高度l限定在汽车车身3与横向板簧1的上侧面21之间的距离。横向板簧1沿y方向的横向可运动性由基点P到接头中心点M的距离l1决定。距离l1越大，横向可运动性就越大。总高度l为基点P与中心点M之间的距离l1以及中心点M与第一构件零件8上侧22之间的距离l2之和。距离l1大于距离l2，因此中心点M位于支承构件4的上半部中。
套环10构成用于第一构件零件8和第二构件零件9的外罩。套环10沿z方向的大部分长度构造为波纹管区段23。该波纹管区段允许套环10以有利的方式随支承构件4或者第一构件零件8相对第二构件零件9的旋转运动或者枢转运动一同运动。波纹管区段23尤其是由橡胶或塑料制成。当然波纹管区段23也可以由柔性金属材料制成。
套环10以上侧的凸缘区段24搭接第一构件零件8。在第一构件零件8基体15的上侧22中设有凹口25。套环10以凸缘区段24的自由端部位于凹口25中。在此，凸缘区段24的外表面构成第一构件零件8基体15上侧22的平坦的延长部。
支承构件4能实现围绕x轴的有限的可旋转运动性。这实现了更高的升降弹簧刚度。横向板簧支承单元2可以通过围绕x轴的旋转运动而在升降和摇摆时与横向板簧1一同运动。在支承构件4内部通过沿y方向的相应自由度补偿了横向板簧1在升降和摇摆时沿y轴的长度变化。支承构件4沿z方向是刚性的，用以在汽车车身3或者副车架上支撑横向板簧1。
附图标记列表
1 横向板簧
2 横向板簧支承单元
3 汽车车身
4 支承构件
5 对应支座
6 保持构件
7 紧固工具
8 第一构件零件
9 第二构件零件
10 套环
11 铰链头
12 铰链头容纳部
13 内部轮廓
14 外部轮廓
15 基体
16 基体
17 区域
18 容纳部
19 基座
20 下侧
21 上侧
22 上侧
23 波纹管区段
24 凸缘区段
25 凹口
l 支承构件4的总高度
l1 距离
l2 距离
M 中心点
D 直径
P 基点
R 旋转运动

Claims (9)

1.横向板簧支承单元，其包括用于将横向板簧(1)支承在汽车中的支承构件(4)，该支承构件(4)具有第一构件零件(8)和第二构件零件(9)，所述第一构件零件和第二构件零件可旋转运动地彼此连接并且被一个套环(10)包围，其特征在于，所述支承构件(4)配置有对应支座(5)，横向板簧(1)可插入支承构件(4)与对应支座(5)之间，并且支承构件(4)和对应支座(5)被保持构件(6)包围。
2.根据权利要求1所述的横向板簧支承单元，其特征在于，所述第一构件零件(8)具有铰链头(11)，而所述第二构件零件(9)具有铰链头容纳部(12)，其中，铰链头(11)形锁合地保持在铰链头容纳部(12)中。
3.根据权利要求2所述的横向板簧支承单元，其特征在于，所述第一构件零件(8)具有与铰链头(11)连接的第一基体(15)，而第二构件零件(9)具有与铰链头容纳部(12)连接的第二基体(16)。
4.根据权利要求1至3之一所述的横向板簧支承单元，其特征在于，所述套环(10)具有波纹管区段(23)。
5.根据权利要求1至3之一所述的横向板簧支承单元，其特征在于，所述套环(10)具有基座(19)，并且所述第一构件零件或所述第二构件零件(9)保持在基座(19)中的容纳部(18)中。
6.根据权利要求1至3之一所述的横向板簧支承单元，其特征在于，所述套环(10)具有凸缘区段(24)，并且套环(10)以凸缘区段(24)搭接所述第一构件零件(8)或所述第二构件零件。
7.用于汽车的横向板簧系统，该横向板簧系统包括横向于汽车设置的横向板簧(1)，该横向板簧经由至少一个根据权利要求1至6之一所述的横向板簧支承单元(2)而与汽车车身连接。
8.根据权利要求7所述的横向板簧系统，其特征在于，所述第一构件零件(8)围绕x轴、即围绕车辆纵轴线能有限地枢转。
9.根据权利要求7或8所述的横向板簧系统，其特征在于，设置有两个横向板簧支承单元(2)用于固定横向板簧(1)，并且汽车的摇摆弹簧刚度能经由各横向板簧支承单元(2)之间的距离来调节而升降弹簧刚度能经由横向板簧支承单元(2)借助支承构件(4)的可旋转运动性来调节。
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