CN106143033A - 用于机动车辆的悬挂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的车轮悬挂装置(1、1a)，车轮悬挂装置(1、1a)至少包含纵向连杆(2、2a)，纵向连杆(2、2a)具有用于可枢转的车辆侧附接的第一端(5)和具有用于连接到轮架(3a)的第二端(6、6a)。为了提供在振动行为方面改进的较低重量的纵向连杆，根据本发明提供的是，纵向连杆(2、2a)至少部分地由纤维增强塑料制成。轮架(3a)与纵向连杆(2a)整体地形成，其中纵向连杆(2a)在第二端(6a)并入到轮架(3a)中。

Description

用于机动车辆的悬挂装置

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的机动车辆的车轮悬挂装置。

背景技术

在机动车辆中纵向连杆形成车轮悬挂的一部分。一个这样的纵向连杆可以在一端可枢转地连接到车架、副车架或车身，并且在另一端固定地连接到轮架，在轮架上，相应地设置车轮的实际枢轴。横梁就其本身而言可以包含用于盘式制动器的制动钳的承板。此外，例如，横向连杆可以对轮架起作用，所述横向连杆可枢转地连接到轮架上。除了这些可枢转的设计之外，也存在这样的：其中纵向连杆固定地连接到轮架并且，由于所提供的弹性，允许连接到所述纵向连杆的轮架移动。在某些情况下，轮架也不直接地连接到纵向连杆，而是紧固到与纵向连杆互相相对彼此连接的横梁。

在现有技术中通常的设计的情况下，纵向连杆、轮架和制动器锚固板形成一总成，在该总成中所述部件彼此固定地连接。在这一点上，所提到的部件在制造过程中由金属单独地制造并且随后例如通过焊接、冲压、铆接或螺纹彼此连接。纵向连杆和制动器锚固板通常由钢板制成，而轮架由金属板制成(或由多个金属板成形部件焊接)或被铸造。

各种要求被施加于纵向连杆，其要求以由钢板制成的部件困难地实现。首先，纵向连杆在纵向方向上应该是尽可能刚性的，以便在制动和加速过程中吸收扭矩。然而，连接到纵向连杆的轮架通常通过多个横向连接件(横向连杆等)悬挂，从而导致运动学上的过度判定。因此，纵向连杆在横向方向上且相对于在车轮的竖直运动的情况下的扭转不应该是刚性的，因为一定的弹性是必要的以便解决过度判定。然而，在由钢板制成的纵向连杆的情况下，这种弹性导致以低频率的无阻尼振动，其对NVH方面(噪声、振动、粗糙性)是不期望的。另外，基于为了减轻重量和相关的燃料消耗方面的降低的当前趋势的背景，由钢板制成的部件的重量不期望地高。

DE 10 2012 001 671 A1揭露了具有两个纵向连杆的机动车辆后桥，两个纵向连杆在第一端部刚性地连接到车架并且在第二端部连接到横梁。每个纵向连杆具有彼此上下设置并且由纤维增强塑料组成的两个肢部，该肢部在端部之间彼此隔开。两个肢部通过端部优选地连接且整体地形成。轮架可以在横梁上整体地形成。供选择地，轮架可以直接紧固到纵向连杆。

DE 102 37 658 A1公开了用于机动车辆的前和后车轮悬挂，在各自情况下具有由复合材料特别是纤维增强聚合物组成的复合托架。这种托架取代控制臂、螺旋弹簧和扭力稳定器。复合托架具有前部和尾部部件，它们彼此隔开并且在横向方向上延伸。两部件在端侧合并并且连接到各自的轮架。此外，部件被紧固到机动车辆的副车架。

US 2011/306257 A1描述了具有纤维材料的复合结构，该纤维材料由树脂复合物充满，该树脂复合物包含一个或多个聚酯树脂和按重量计0.3-3％的紫外(UV)稳定剂。该复合结构可以特别是用于汽车制造中的悬挂部件，例如用于横向连杆和稳定器。

鉴于所提出的现有技术，没有显示出任何不期望的振动行为且同时具有低重量的纵向连杆的发展仍然提供改进的空间。

发明内容

本发明基于提供在振动行为方面改进的较低重量的纵向连杆的目的。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的车轮悬挂装置来实现，其中从属权利要求与本发明的有利的改进相关。

应当强调的是，在下面的说明中分别提到的特征和措施可以以任何技术上权宜的方式彼此结合并且进一步提出本发明的改进。说明书特别是结合附图额外地表征且具体说明本发明。

本发明提供一种用于机动车辆的车轮悬挂装置。如可以从标题得知，所提到的装置形成用于机动车辆的车轮悬挂的一部分。在这种情况下，合适的机动车辆尤其包括乘用车辆或卡车。术语“装置”在这里不必然地意味着所述装置从整体上看是整体化设计。这个方面也在下面进行了解释。

车轮悬挂装置包含至少一个纵向连杆，该纵向连杆具有用于可枢转的车辆侧附接的第一端和具有用于连接到轮架的第二端。车辆侧附接意思是与车辆的底盘、车身、自支撑的车身、副车架等等的附接。在这一点上，第一端可以尤其具有轴承衬套，在轴承衬套中存在于车辆上的轴承轴颈或车桥接合。在这种情况下，如现有技术中已知的，可枢转附接允许绕车辆的Y轴(横轴)枢转运动。

区别于现有技术中的纵向连杆，根据本发明的纵向连杆优选是第一和第二端之间的臂状设计，以使第一和第二端之间的距离比横向相对于此的纵向连杆的任何尺寸更大。然而，纵向连杆不一定是直线设计，如进一步所解释的。

第二端用于连接到轮架。这首先包括纵向连杆在那儿可连接到轮架的可能性，但其次也包括纵向连杆在那儿连接到轮架的可能性。在这种情况下，轮架是容纳车轮的实际枢轴的部件。如果纵向连杆可连接到轮架，则孔例如可以存在于第二端，所述孔用于螺纹连接或铆接到轮架。

根据本发明，纵向连杆至少部分地由纤维增强塑料制成。这包括使用多个不同塑料和/或不同纤维的可能性。例如，可以想到的是不同纤维在彼此上下设置的不同层中使用。原则上，纤维可以是织物的或非织物的、对齐的或不对齐的。然而，优选的是纤维以如下方式对齐，即，它的对齐以特定方式影响纵向连杆的刚性。特别地，纤维可以平行于从第一到第二端的纵向连杆的相应的轮廓取向。连续纤维，但也是例如0.5和1毫米的长度之间的短纤维，或例如1和50毫米的长度之间的更长的纤维可以使用。相比于连续纤维，这种类型的纤维可以通过喷涂来施加并且，在过程中，可以设置有限定的方向。

通过利用纤维增强塑料将金属至少部分地替换为用于纵向连杆的材料主要提供两个优点。首先，同等稳定性可以以较低重量来实现。通过这种方式，车辆的总体重量且因此的燃料消耗和二氧化碳的排放量被降低。然而，通过钢或其它金属是固有各向同性的——即，小体积的金属元件相对于拉力、压缩力等不管其方向同等地作用——提供更实质的优点。相对于不同方向的不同的金属部件的刚性可以因此只通过成形的方式来实现。相比之下，在纤维增强塑料的情况下，纤维的对齐可以预先确定其中提供增强的刚性的某些方向。部件因此通常具有相对于在纤维延伸的方向上施加的力的增强的刚性。当然，刚性也可通过纤维的包装密度和/或材料并且通过塑料材料本身(即，通过纤维和基质或树脂)来影响。在这一点上，使用根据纤维位置而不同的密度、对齐和/或材料也是可能的。也就是说，相比于金属部件，纤维增强塑料可以是不均匀的。

部件的振动行为与刚性至少部分地相关。所述振动行为也可以以特定的方式被纤维的取向、密度和/或材料并且被塑料的材料影响。因此，至少大体上抑制对NVH方面不期望的某些振动是可能的。在这一点上，特别地，纤维的局部不同的性质可以使部件内的振动的传播更困难。

除了所提到的优点之外，可以提供进一步的优点，例如，制造过程根据通过纤维增强塑料可以进入实质上任何可想到的形状的事实来简化的事实，因为实质上没有限制在这里施加在纤维和塑料材料上，其中所述纤维例如是浸渍的、喷涂的或包裹的。相比之下，例如，在由钢板制成的纵向连杆的情况下，制造必须以包含例如冲压和深冲压等等的多个步骤发生。在这种情况下，某些成形根本是不可能的或可以仅以相当大的困难生产。变形过程也可以局部地削弱在钢部件的情况下的金属的结构，并且因此过早材料疲劳可能在此发生。这个问题也不会在塑料部件的情况下出现。此外，对生产纤维增强塑料部件必要的生产设备比对生产金属板成形部件必要的生产设备大体上更简单且成本效益更好。

纤维增强塑料优选地包含碳纤维、玻璃纤维和/或芳纶纤维。然而，除此之外，也可以使用其它纤维。特别地，如上面已经指出的，不同类型的纤维可以在不同层中彼此上下的混合或使用。

根据改进，由不同材料组成的至少一个部件被并入到纤维增强塑料的区域中。在这种情况下，“并入”是指所提到的部件被纤维增强塑料至少部分地包围，即，部件的一部分可以选择地位于表面上。术语“部件”在这里应当从零件、部件或元件的意义上理解。供选择地，插入件也可以被提到。在这一点上，至少一个部件可以由金属、陶瓷、橡胶或另外的塑料(其不同于纤维增强塑料的基质的材料)组成。通过这样的部件，特别是由金属或陶瓷制成的这样的部件，纵向连杆的区域可以局部地增强，从而导致改进的强度或刚性。其次，通过这种方式，相应地，部件内的振动的传播可以被抑制。纵向连杆的混合式结构可以在这里被提及。这种改进也包括其中例如轴承套筒由金属制成并且在生产过程中已并入到纤维增强塑料中的设计。合适的金属特别是钢或轻金属，比如铝。由橡胶制成的部件(例如，轴承衬套)也可以在纤维增强塑料的成形过程之后或过程中被硫化到适当位置。

特别地，纵向连杆可以是直线的、弯曲的和/或成角的，特别是L-形设计。这里的L形状可以特别在X-Z平面上延伸，其中，第一分支从第一端大致向下或向上引导，而第二分支附接到其上并且大致水平地引导到第二端。也就是说，两个分支彼此大致垂直。在不同角度的形状的情况下，两个分支可以成彼此显著不同于90°的角度。当然，分支也可以以弯曲的形式缓慢地彼此合并。

根据进一步的改进，纵向连杆具有第一端和第二端之间以便减轻重量的至少一个凹槽。一个这样的凹槽可以基本上是纵向连杆内的空腔。供选择地，它可以是在纵向连杆的表面中的凹口或其它连续开口。在以这种方式中断的结构的情况下，一个这样的开口可以特别在枢轴的方向上延伸通过纵向连杆。当然，可以存在多个凹槽。除了重量减轻之外，这样的凹槽可以相应地对纵向连杆的振动行为具有有利的影响。

此外，纵向连杆可以具有至少一个加强肋。一个这样的肋相对于纵向连杆的周围表面上升或相对于所述表面突出。这里的肋可以是直线的、弯曲的和/或成角的。它也可以是分支的。特别地，加强肋可以遵循纵向连杆的轮廓。一个或多个加强肋可以位于凹槽的侧面。通过这种方式，更大的稳定性可以相对于重量相同的没有加强元件和凹槽的结构提供。相应地，合适使用加强肋也可以在这里对纵向连杆的振动行为有积极的影响。有利的是，在由纤维增强塑料制成的纵向连杆的情况下，这种类型的肋可以在生产过程中成型到作为固体结构的基本形状上。相比之下，在金属板成形部件的情况下，引入珠是唯一可能的，首先，其不引起与固体设计的肋相同的机械性能并且，其次，使成形工艺复杂。在铸造金属部件的情况下，肋表示显著重量增加，该影响在纤维增强塑料的情况下是实质上是可以忽略的。

在一个改进中，至少一个加强肋在纵向连杆的枢轴的方向上从纵向连杆突出。因此，这是相对于安装位置的车辆的Y轴。换句话说，所提到的肋横向突出。肋可以特别在X方向上大体上延伸。多个肋可以彼此上下设置或彼此相邻设置并且至少部分地并行地延伸。此外，这样的肋可以是分支的。

对此供选择地或另外，至少一个加强肋可以横向相对于枢轴从纵向连杆突出。因此，这意味着肋在X-Z平面内从纵向连杆突出。在许多情况下，纵向连杆在该平面中主要地延伸，例如以L形的方式，如上所述。在L形的纵向连杆的情况下，所提到的肋可以设置在两个分支彼此相遇的区域中。因此这个区域相对于发生的弯曲扭矩被有效地稳定。

纵向连杆也可以具有不同材料厚度的区域。例如，可以提供降低的材料厚度的至少一个区域，其结果是，同样地减轻重量。当然，“降低的”涉及纵向连杆的周围区域。一个这样的区域可以具有类似于如上所述的凹槽的功能。也可以提供更大材料厚度的至少一个区域，通过这样的区域的方式，提供结构增强的区域。一个这样的区域可以具有类似于加强肋的功能。

尽管制造所描述的纵向连杆和相关联的轮架作为单独的部件并且随后通过已知的连接方法(例如，螺纹连接或铆接)将所述部件彼此连接是可能的，但是根据本发明提供的是轮架与纵向连杆整体地形成，其中纵向连杆在第二端并入到轮架中。换句话说，纵向连杆在第二端整体地连接到轮架。在这种情况下，因此在横梁和纵向连杆之间没有材料分离，而是所述横梁和纵向连杆在制造过程中被直接制造为单个部件，该单个部件(至少部分地或主要地)由纤维增强塑料组成。

许多优点在该改进中提供。首先，两件不必被装配在一起，并且因此也没有无论如何在连接区域必须考虑的制造公差。关于装配在一起的所有工作步骤和纵向连杆和轮架的连接终止运作。这首先导致成本节省并且其次从而简化质量控制。连接部件、螺钉、铆钉或焊缝的附加重量——其重量在现有技术中出现——也可以被减轻。另外关于轮架，重量减轻出现，当然，关于铸造设计或以金属板形状的部件的形式的设计，其在现有技术中是已知的。用来生产单独的轮架的有时复杂和昂贵的生产步骤(例如由金属板制成)被省略，其结果是，生产过程的效率进一步提高。进一步关键的优点在于，尽管将纵向连杆和轮架制造为一个部件，但是轮架的材料性质可以通过合并纤维的包装密度、取向和/或装配大体上与纵向连杆的性质无关地进行设置。

将不同材料的部件并入到轮架中在这里也是可能的。这可以特定是与容纳各自车轮的实际轴的区域有关。例如，由金属制成的套筒、由橡胶或类似地由金属制成的轴承衬套可以在那儿直接并入到纤维增强塑料的基质中。

在现有技术中，制动器锚固板被紧固到轮架是已知的。所述制动器锚固板用于紧固分配到车轮的盘式制动器的制动钳。在现有技术的系统中，所提到的板通常由螺纹连接、焊接或铆接到横梁的金属板部件构成。在本车轮悬挂装置的优选实施例中，然而，所述板包含与轮架整体地形成的制动器锚固板。也就是说，制动器锚固板在主要形成过程中与纵向连杆和轮架直接地形成，其中所有三个部件结构上形成单个部件。不言而喻，这样由纤维增强塑料制成的板是比同等地稳定的金属板大体上更轻。此外，这里也省略轮架和制动器锚固板之间的任何连接部件。这里也简化生产，因为与轮架和制动器锚固板的装配相关的所有步骤终止运作。

附图说明

图1A示出了根据现有技术的车轮悬挂装置的第一透视图，其中图1B示出了图1A的车轮悬挂装置的第二透视图。参照附图中所示的各种示例性实施例，在下面更详细地解释了本发明的进一步有利的细节和效果，其中：

图2示出了根据本发明的车轮悬挂装置的第一实施例的侧视图；以及

图3示出了根据本发明的车轮悬挂装置的第二实施例的侧视图。

具体实施方式

在各个附图中，相同的部件总是设置有相同的附图标记，并且因此所述部件总体上也仅描述一次。

图1A和1B示出了现有技术中已知的传统车轮悬挂装置101的两个视图。所述车轮悬挂装置大体上由三个单独制造的部件组成：纵向连杆102、轮架103和制动器锚固板104。纵向连杆102形成为大体上L形的金属板形部件并且，在第一端105具有用于橡胶轴承衬套的插入接收套筒110，通过该插入接收套筒110，纵向连杆可以紧固到车辆的底盘(未示出)。接收套筒110在这里焊接到纵向连杆102。纵向连杆102的L形结构通过成型到其上的凸缘相对于Y-Z平面内的弯曲力稳定。

在第二端106，纵向连杆102焊接到轮架103，轮架103，就其本身而言，由彼此焊接的金属板形部件制成。除了用于各种的横向作用连杆和臂的轴安装部107、108、109之外，轮架103具有开口119，在开口119中容纳相关联的车辆车轮的车桥。制动器锚固板104横向焊接到轮架103并且包围开口119。制动器锚固板104内的孔(未在这里更详细地解释)用于紧固盘式制动器的制动钳(未示出)。

尽管所示的车轮悬挂装置101基本上实现了其功能，但它仍然具有各种缺点，包括，具体地，不期望地高重量，具有各种分离、变形和连接步骤的相对复杂的制造过程、和用于不期望的振动的倾向。

所提到的缺点在图2和3中在根据本发明的车轮悬挂装置的情况下至少显著地消除。

图2示出了整体上由碳纤维增强塑料组成的纵向连杆2。纵向连杆2——在示例性改进中为控制臂2——这里形成车轮悬挂装置1的一部分，此外，轮架(这里未示出)与制动器锚固板属于车轮悬挂装置1。纵向连杆2的形状是具有向下延伸的分支11和水平延伸的分支12的大致L形。用于在车辆底盘上可枢转设置的开口10设置在位于分支11上的第一端。开口10通过轴承衬套7形成，该轴承衬套7由橡胶制成并且在成形过程中被硫化到塑料中的适当位置或随后被硫化到其上。供选择地，所述轴承衬套还可以在成形过程后粘结或压入。

孔18设置在相对、第二端6，孔螺钉或铆钉可以被引导通过孔18，由此纵向连杆2紧固到轮架。为了重量减轻，水平分支12具有中断结构，该中断结构具有在Y轴的方向上连续的两个凹槽16、17。对于凹槽16、17，供选择地，可以提供其中降低材料厚度的相同的尺寸区域。在竖直地延伸分支11的区域中分支的第一加强肋13在凹槽16、17的上方延伸。第二加强肋在凹槽16、17的下方延伸。所提到的加强肋13、14在其枢轴的方向上从纵向连杆2突出。每个加强肋13、14延伸到孔18中的一个并且设置为吸收且传送作用在轮架的一部分上的那个地方的力。对于相应的加强元件在Y方向上设置在相对侧上是选择地可能的。第三加强肋15设置在其中两个分支11、12彼此相遇的区域中。所述加强肋15垂直于枢轴从纵向连杆2突出并且用来使两个分支11、12相对于在X-Z平面上出现的力稳定。此外，由钢制成的两个插入件8被并入到竖直分支11的塑料基质中，进入过渡区域到水平分支12，所述插入件进一步局部地增强纵向连杆2。所述插入件8是可选的并且可以可选择地省略。

所示的纵向连杆2具有相对于预期的力最佳化的结构，其中特别地加强肋13、14、15应该被强调，该加强肋在金属板形部件的情况下不能以这种形式生产。同时，纵向连杆2的生产相对简单并且实质上包括例如在模具内准备好的碳纤维结构的浸渍和包裹。在这一点上，插入件8可以通过在相同的工作步骤中的塑料化合物来包裹。轴承衬套7可以随着纵向连杆2的成形而同时硫化到适当位置或随后硫化到其上。同时，相比于由钢制成的同等的连杆大体上降低了重量，尽管相对于到其上增加了体积。纵向连杆2的内部结构可以通过纤维的过程，例如通过在两个分支11、12的各自过程之后的纤维进一步优化。对于钢插入件8，供选择地，将陶瓷或轻金属部件并入到塑料基质中以实现局部加强也是可能的。不同类型的塑料的部件也可以并入。关于在正常过程中出现的不期望的振动，纵向连杆2同样地被优化。

尽管图2示出了单独制造的纵向连杆2，但是在图3中所示的车轮悬挂装置1a的情况下纵向连杆2a与轮架3a且与设置在轮架3a上的制动器锚固板4a整体地制造。三个部件2a、3a、4a因此仅构成同一个整体制造部件的部分。车轮悬挂装置1a以单个主要形成步骤制造，其结果是，例如相比于图1A和1B所示的车轮悬挂装置101，例如，在制造过程中许多方法步骤被省略。另外，通常只需要相对简单设计的单个装置，例如在铸造方法的情况下，在该装置中车轮悬挂装置1a被铸造。当然，任何紧固部件，比如螺钉或铆钉、粘结接缝或焊缝也可以被省略。

纵向连杆2a与图2的纵向连杆2大体上相同并且在此程度上不再描述。然而，所述纵向连杆2a在第二端6a直接合并进入轮架3a中，第二端6a与第一端5相对并且位于第二分支12的端侧。具有孔20的制动器锚固板4a——制动钳通过该制动器锚固板4a可以以常规方式紧固——同样地整体地成型到轮架3a上。此外，制动器锚固板4a和轮架3a穿过开口19，该开口19在装配状态下容纳相关联的车辆车轮的枢轴。

不言而喻，关于图2所描述的优点在图3中所示的纵向连杆2a的情况下也再次发现。当然，轮架3a内且制动器锚固板4a内的碳纤维的延伸可以同样适用于各自部件的所需刚性。此外，其它纤维(例如玻璃纤维或芳纶纤维)也可以独立地或与碳纤维结合使用。纤维的包装密度也可以改变。最后，在轮架的区域中，存在提供用于重量减轻的加强肋、开口和由金属或其它材料制成的合并部件的可能性。

附图标记列表

1、1a、101 车轮悬挂装置

2、2a、102 纵向连杆

3a、103 轮架

4a、104 制动器锚固板

5、105 第一端

6、6a 第二端

7 轴承衬套

8 插入件

10、19、119 开口

11、12 分支

13、14、15 加强肋

16、17 凹槽

18、20 孔

107、108、109 车桥安装部

110 接收套筒

X X轴

Y Y轴

Z Z轴

Claims (9)

1.一种用于机动车辆的车轮悬挂装置(1、1a)，所述车轮悬挂装置(1、1a)至少具有纵向连杆(2、2a)，所述纵向连杆(2、2a)具有用于可枢转车辆侧附接的第一端(5)和具有用于连接到轮架(3a)的第二端(6、6a)，

其中

所述纵向连杆(2、2a)至少部分地由纤维增强塑料制成，并且其中所述轮架(3a)与所述纵向连杆(2、2a)整体地形成，其中所述纵向连杆(2a)在所述第二端(6a)并入到所述轮架(3a)中。

2.如权利要求1所述的车轮悬挂装置，其中

所述纤维增强塑料包含碳纤维、玻璃纤维和/或芳纶纤维。

3.如任一前述权利所述的车轮悬挂装置，其中

由不同材料特别是金属、陶瓷、橡胶或另外的塑料组成的至少一个部件(7、8)被并入到所述纤维增强塑料的区域中。

4.如前述权利要求中的任一项所述的车轮悬挂装置，其中

所述纵向连杆(2、2a)是直线的、弯曲的和/或成角的设计。

5.如前述权利要求中的任一项所述的车轮悬挂装置，其中

所述纵向连杆(2、2a)具有至少一个凹槽(16、17)，所述至少一个凹槽(16、17)在所述第一端(5)和所述第二端(6、6a)之间以便减轻重量。

6.如前述权利要求中的任一项所述的车轮悬挂装置，其中

所述纵向连杆(2、2a)具有至少一个加强肋(13、14、15)。

7.如权利要求6所述的车轮悬挂装置，其中

至少一个加强肋(13、14)在所述纵向连杆(2、2a)的枢轴方向上从所述纵向连杆(2、2a)突出。

8.如权利要求6或7所述的车轮悬挂装置，其中

至少一个加强肋(15)横向相对于所述枢轴从所述纵向连杆(2、2a)突出。

9.如前述权利要求中的任一项所述的车轮悬挂装置，所述车轮悬挂装置包含制动器锚固板(4a)，所述制动器锚固板(4a)与所述轮架(3a)整体地形成。