CN106274328A - 用于机动车的横向板簧以及带有横向板簧的车桥系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及横向板簧(2)以及用于机动车的车桥系统(1)。根据本发明,横向板簧(2)在端部区域(11)中围绕机动车纵向X弯曲并且在中部区域(10)中围绕机动车竖向Z弯曲。由此实现可能的弹簧刚度以及与之关联的结构空间需求的最优化。
Description
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的特征的用于机动车的横向板簧。
本发明还涉及一种按照权利要求15的前序部分的特征的机动车车桥系统。
背景技术
从现有技术中已知的是,在机动车车桥处构造车轮悬挂部,从而车轮能够相对于机动车车身弹入或者说弹出。对此,在大多情况下,设置弹簧以及作为任选方案设置减振器,以便在机动车的静止中以及运行中承接静态的和动态的车轮负载。
对此,作为弹簧类型已知的是螺旋弹簧、空气弹簧也以及板簧。在最后的情况中也尤其已知横向板簧,该横向板簧在相应的车桥区域中尤其从机动车的一侧向着机动车的另一侧延伸。在这些横向板簧的端部处,这些横向板簧在大多情况下与导杆和/或车桥载体在运动学方面耦合。在与端部间隔的区域中,横向板簧在车桥辅助框架处或在车身处耦合。
在机动车中,应有时候尤其实现尽可能低的重心,由此恰好在机动车竖直方向上限制了可供使用的结构空间。但是在大多情况下必要的是,在车桥的中部区域布置有额外的组件例如分动器,其与横向板簧的走向存在结构空间冲突。
例如,从DE 102 16 244 A1中已知这样的横向板簧。
发明内容
因此本发明的任务在于,在可供使用的结构空间方面来改善横向板簧以及与之相关联的弹性特性。
所述任务根据本发明利用按照在专利权利要求1中的特征的用于机动车的横向板簧解决。
所述先前提到的任务此外根据专利权利要求15特征的机动车车桥系统 解决。
本发明的有利的设计改型方案是从属权利要求的内容。
用于机动车的横向板簧(横向板簧由纤维复合材料构造,并且横向板簧具有中部区域,并且构造了邻接中部区域的端部区域)具有围绕机动车纵向的弯曲部以及围绕机动车竖向的弯曲部。该横向板簧的根据本发明的特征在于,围绕机动车纵向的弯曲部相应地仅构造在端部区域中,并且围绕机动车竖向的弯曲部仅构造在中部区域中。
机动车坐标系统适用于在此文件中说明的朝向。这意味着,机动车纵向描述为X方向并且关于机动车向前或者说向后朝向。机动车横向描述为Y方向并且因而横向于纵向,也就是说从机动车一侧朝向另外的对置的一侧。机动车竖向是竖轴线并且关于机动车从上向下朝向地定向。由此,端部区域的弯曲部关于机动车竖向向下朝向地走向。在横向板簧装入时,在中部区域中的围绕机动车竖向的弯曲部然后尤其以曲率拱形在行驶方向上或在行驶方向的反向上指向。
机动车纵向也能够描述为机动车纵轴线。机动车横向也能够描述为机动车横轴线。机动车竖向也能够描述为机动车竖轴线。
在尤其优选的实施方式中,在中部区域中仅构造围绕机动车竖向的弯曲部。这意味着,中部区域围绕机动车纵向不弯曲,也就是说直线地走向。此外,尤其优选地,在端部区域中仅构造围绕机动车纵向的弯曲部。端部区域围绕机动车竖向不弯曲,也就是说在此仅仅直线地走向地构造。
通过根据本发明的设计方案,可行的是,在能够实现的弹簧刚度或者说由横向板簧施加的力方面达到最佳的弹性特性。由于在端部区域中关于机动车竖向的弯曲部,可以达到必要的弹簧刚度和/或被横向板簧施加的力。同时,中部区域的围绕机动车竖向的弯曲部、也就是说曲拱弯曲部的沿着机动车纵向的定向可以实现车桥辅助框架和/或分动器在中部区域中、尤其在将横向板簧的各支承部位相连的直线的区域中的放置。由此,利用根据本发明的横向板簧解决了恰好横向板簧相对于其它的组件的所需的结构空间的目标冲突。由于横向板簧至少单层地优选多层地由纤维复合材料制成,则横向板簧的三维的构造可行方案或者说成形可行方案是可行的。
在本发明的框架中,在弯曲部方面的相应的说明能够涉及横向板簧在 未被加载的状态中的状态、也就是说在装配到机动车中之前的状态。但是,弯曲部的说明也能够涉及在装入状态中的横向板簧,也就是说,在横向板簧利用静态的车轮负载加载时。
本发明还涉及机动车的车桥系统,该车桥系统具有车桥辅助框架,并且在车桥辅助框架上设置可相对枢转地布置的导杆。此外,之前所描述的横向板簧是车桥系统的组成部分,该车桥系统与导杆和/或与车桥辅助框架耦合。对此,横向板簧具有围绕机动车纵向的弯曲部并且在其端部的区域中经过导杆连接点与导杆耦合。在横向板簧的相对于端部间隔的内部的区域中,该横向板簧与车桥辅助框架和/或机动车车身经过支承部位耦合。车桥系统根据本发明的特征在于,横向板簧具有围绕机动车竖向的至少一个另外的弯曲部,其中,车桥辅助框架的一部分和/或分动器至少部分地布置在将各支承部位相连的直线的区域中。
由此,通过根据本发明的车桥系统可以实现能达到的弹簧刚度和由横向板簧所施加的弹簧力和与之关联的在机动车的底舱中的可供使用的结构空间的最优化。
对于机动车坐标系统的以及对于相应的弯曲状态的前述提到的说明在弹簧的被加载的或未被加载的状态中类似地适用。在此,例如当机动车在提升平台上提升时,能够例如将横向板簧视为未被加载地带有当前的弯曲部。在本发明的框架中,但是也可行的是,在用机动车的静态的车轮负载加载车桥系统时,在车桥系统中的横向板簧上也形成前述提到的弯曲部。
在根据本发明的横向板簧中,优选地,在从中部区域向相应的端部区域的过渡位置中设置支承部位。支承部位能够尤其是形锁合的支承体,该支承体关于机动车竖向在上侧地以及下侧地包围在安装位置中的横向板簧。尤其,在此例如说设置橡胶支承体或其它的支承体。优选地,能够在横向板簧上存在相应的隆起也或者说凹坑,其使得在支承部位中的支承体可以形锁合地围卡,从而尤其经此阻止横向板簧在机动车横向上的运动。支承体优选构造为不引导车轮的。这意味着,支承体基本上仅承接弹簧力也就是说在机动车竖向上的力并且由此不承接在机动车横向上的力以及进一步优选地也不承接在机动车纵向上的力。
此外尤其优选地,横向板簧的中间区段在由机动车横向和机动车竖向 撑开的X-Z平面上的投影中如此地构造,使得该中间区段具有直线的走向。这意味着,中间区段基本上仅在机动车横向上围绕机动车竖向弯曲地构造并且在沿机动车纵向上观察时在机动车横向上具有直线的走向。这恰好使得横向板簧关于机动车竖向具有尤其扁平的结构并且由此例如不与机动车地板或其它的另外的构件到达目标冲突。由此,尤其地,横向板簧能够关于机动车竖向布置在车桥辅助框架的下方。
此外优选地,端部区域在由机动车纵向和机动车横向撑开的X-Y平面上的投影中具有直线的走向。这意味着,在本发明的意义中,端部区域在X-Y平面中具有直线的走向,也就是说在沿机动车竖向上的视线方向的俯视图中直线地走向或者说笔直地构造。但是,在沿机动车纵向的视线方向的视图中,端部区域弯曲地走向,该弯曲围绕机动车纵向地进行并且尤其向下走向。通过端部区域的弯曲部以及尤其端部区域的弯曲部的厚度,可以相应于机动车的要求而设计在弹入过程中所施加的横向板簧弹簧力。
在此,横向板簧的所有的前文提到的弯曲部能够具有恒定的曲率半径,但是也能够在相应的弯曲部的走向上具有彼此不同的曲率半径。
横向板簧能够尤其关于其纵向走向具有彼此不同的横截面积,也就是说横向板簧的厚度能够变化和/或横向板簧的宽度能够同样关于纵向走向而改变。
在一个优选的设计变体中,横截面积大小能够关于横向板簧的纵向走向基本上恒定。这意味着,宽度和厚度相应地改变,但是,由此形成的横截面积大小是恒定的。
在另一个优选的设计变体中,横截面积大小也在横向板簧的纵向走向上彼此不同。
尤其,如此地选择横向板簧的厚度与横向板簧的宽度的比例,使得所述厚度对应于宽度的5%至50%。对于100mm宽的横向板簧,厚度为5mm至50mm。尤其,在横向板簧的一个优选的设计变体中,在这样的比例中设定了相应的端部区域,即在端部区域中厚度对应于宽度的5%至50%。在中部区域中,弹簧具有这样的厚度,该厚度对应在中部区域中的宽度的5%至30%。这意味着,在具有100mm的宽度的横向板簧中,该横向板簧在中部区域中具有5mm至30mm的厚度。
横向板簧的端部区域的纵向走向也就是说直线的走向尤其如此地构造,使得端部区域的纵向走向的在X-Y平面上的投影相对于机动车横向以2°至15°的角度定向。
在根据本发明的横向板簧的另一个优选的设计方案中,如此地构造端部区域,使得外侧的末端件也就是说端部区域的位于外部的区段在由机动车横向和机动车竖向所撑开的Y-Z平面上的投影中也具有直线的走向。这种直线的走向能够平行地偏置于中部区域在Y-Z平面上的投影延伸。但是,这种直线的走向也能够与中部区域在Y-Z平面上的投影成角度地延伸。
此外,尤其优选地,横向板簧的拱形尺寸的在由机动车纵向和机动车横向撑开的X-Y平面上的投影在机动车纵向上以10mm至150mm的尺寸延伸。
此外尤其优选地,中部区域具有围绕机动车竖向的曲率半径,该曲率半径优选地具有至少150mm且最大2000mm的几何长度。在此,中部区域的曲率半径能够具有直线的恒定的走势。也就是说在中部区域的所有的位置上存在相同的曲率半径。但是,曲率半径也能够在中部区域中在横向板簧的纵向走向上彼此不同。尤其,曲率半径从中部区域的中点朝向端部区域增大。
另外优选地,横向板簧在用于连接支承体的支承体定向部中具有相对于纵向走向具有90°+/-15°的角度。在此,该角度不仅能够在机动车纵向上而且可以替代地或补充地也在机动车竖向上相应定向地构造。也能够将支承体定向部理解为支承体转动轴线,也就是说这样的转动轴线,横向板簧的一部分在弹入或者说弹出时围绕该转动轴线转动。
横向板簧的连接、尤其在其端部处与车桥系统的连接能够例如经过推杆或拉杆实现。为此,直接在横向板簧的相应的端部中引入容纳开口。作为替代方案,也可以设置相应的金属容纳部用于与推杆或者说拉杆耦合,或者也能够在导杆上粘接、压接或以其它方式设置直接的连接部,以与横向板簧的相应的端部耦合。
附图说明
本发明的其它的优点、特征、方面和特性是后续说明的组成部分。在 示意的附图中示出了优选的设计变体。这些用于本发明的简单的理解。图示:
图1是由现有技术已知的具有横向板簧的车桥系统的横截面视图,
图2是沿机动车纵向观察的横向板簧,
图3是沿机动车竖向观察的根据本发明的横向板簧,
图4是带有直线的末端件的图2的替代的设计变体,
图5是图2的替代的设计变体,
图6是按照图2的视图,带有标识的机动车车轮悬挂部的导杆,
图7是按照图3的视图,带有单向的纤维走向,并且
图8a)和b)是按照图2中的a-a和b-b的剖线的剖面。
具体实施方式
在附图中,对于相同的或类似的构件使用相同的附图标记,即使处于简化的原因而省去了重复了说明。
图1示出了车桥系统1,如从现有技术中已知该车桥系统。对此,横向板簧2在机动车横向Y上至少在未详细示出的机动车的机动车宽度B的一部分延伸。对此,横向板簧2经由在支承部位4处的未详细示出的支承体在车桥辅助框架3上耦合。横向板簧2的相应的端部5具有未详细示出的连接部,例如套环形式的金属连接部,以用于与耦合杆6耦合。横向板簧2经过耦合杆6或者也未详细示出地直接地与导杆7耦合,该导杆可相对移动地支承在车桥辅助框架3上。由此,布置在车轮载体8上的车轮9经过车桥辅助框架3关于图纸平面向上和向下地弹入和弹出。由于与导杆7的运动学方面的耦合,也能够按照关于前束和外倾角的预设实现在横向和纵向上的运动。在此,处于简化原因,仅示出了导杆7,在大多情况下多导杆车桥通过两个、三个或多个导杆构造在带有轮载体8的每个侧部上。
此时,根据本发明的横向板簧2在沿机动车坐标系统的机动车纵向X的后视图中示出,该机动车坐标系统尤其布置在机动车的前桥的中部。在此可见的是,根据本发明的横向板簧2具有中部区域10以及相应地邻接中部区域10的各端部区域11。在图2中可见,中部区域10在由机动车横向Y和机动车竖向Z撑开的Y-Z平面上的投影具有直线的走向。此外示出了在端部区域11中的曲率半径R11。在此,曲率半径R11能够在横向板簧2的 纵向13上也就是说相应地从中部区域10至端部区域11的过渡处直至端部5具有恒定的走向。曲率半径R11在本发明的框架中却也能够减小或增大,也就是说具有彼此不同的走向。
端部区域11围绕机动车纵向X弯曲。也就是说,端部区域11以及在此尤其是横向板簧2的端部5是关于附图平面向下的,该附图平面也对应机动车竖向Z。在此,横向板簧2能够在其纵向走向13上具有恒定的厚度12。但是,厚度12也能够在纵向走向上彼此不同地构造。同样这适用于按照图3的宽度20。
图3示出了沿在机动车竖向Z上的视线方向的横向板簧2的俯视图。在此可见,中部区域10具有围绕机动车竖向Z的弯曲部。在此,弯曲部的拱形在机动车纵向X上朝向地指向。在本发明的框架中,也可考虑,本发明的拱形在机动车纵向X上也就是说在行驶方向上向前指向。在本发明的框架中,但是也考虑的是,围绕机动车竖向Z的弯曲部的拱形在反向的机动车纵向X上也就是说在反向行驶方向上朝向。恰好在此存在本发明的主要方面的优点,因为示意设置的分动器14至少局部地布置在直线15上。在此,直线15连接未详细示出的支承体的各支承部位4。直线15是未详细示出的支承体的支承部位4的连接直线并且在机动车横向Y上延伸。此外示出横向板簧2的宽度20。
此外示出了在端部区域10中的曲率半径R10。在此,曲率半径R10能够在中部区域10的整个纵向走向13上是恒定的。但是,曲率半径R10也能够减小地或增大地构造。尤其,该曲率半径从横向板簧2的中点16起向着端部区域11增大地构造。优选地,曲率半径R10对此具有最小150mm和最大2000mm的长度。
支承部位4的彼此间距a4优选地为最小300mm和最大900mm。端部的间距a5优选地为最小850mm和最大1600mm。
此外在图3中较好可见的是,端部区域11在由机动车横向Y和机动车纵X撑开的X-Y平面上的投影中具有直线的走向。也就是说,在按照图3的视线方向中,横向板簧2的在端部区域11中的纵向走向13直线地构造。尤其,对此,在端部区域11中的纵向走向13在X-Y平面中相对于机动车横向Y形成最小2°和最大15°的角度α。
横向板簧2还在支承部位4中具有支承体定向部17,该支承体定向部17优选地设计成相对于横向板簧2在支承部位4中的相应纵向18横向突出地定向。在此,得到了相应优选地为90°+/-15°的角度β。
此外示出了拱形尺寸21,其描述了沿机动车竖向Z的视线方向在机动车纵向X上的延伸。这种拱形尺寸21优选地为最小10mm和最大150mm,相应地从横向板簧2的中部测量。这种拱形尺寸由此从在中部区域10中的宽度20的中点16在机动车纵向X上向着在外端部处的中点22延伸。
图4示出了按照图2中的视线方向的另外的根据本发明的设计变体。不同于图2,在相应的端部区域11中构造了额外的末端件19,该末端件同样在在Y-Z平面上的投影中拥有直线的纵向走向13。在此俯视图也就是说在沿机动车竖向Z的视线方向上的视图能够类似于图3构造。
图5示出了横向板簧2的替代的设计变体。在此,中部区域10相对于图3类似地构造。也就是说,中部区域10在沿机动车竖向Z的视线方向上围绕机动车竖向Z弯曲地构造。额外地,中部区域10在安装位置中在沿机动车纵向X的视线方向上围绕机动车纵向X弯曲地向下构造。同样在这里也提供这样的可能性:在示意的分动器14的情况下分动器14的结构空间和/或其悬挂部24关于机动车竖向Z向下地被围绕机动车纵向X的弯曲绕过。端部区域11关于机动车纵向X直线地构造,也就是说不围绕机动车纵向X弯曲。然后,端部区域11能够优选地在沿机动车竖向Z的视线方向上与图3类似地构造。
图6示出了类似于图2的根据本发明的横向板簧2。由此可见,端部区域11的长度L11等于导杆7的长度L7的25%至90%。通过这种设计方案,分别按照所选择的运动学设定了弹簧行程与车轮行程的传动比。如果由此在导杆7处的连接点关于机动车横向Y继续在外部继续向着车轮载体8的方向选择,则弹簧行程与车轮行程具有几乎相同的值。如果在导杆7处的连接点关于机动车横向Y继续向内选择,则弹簧行程仅还为车轮行程的一小部分。
图7示出了在沿机动车竖向Z的视线方向上类似于图3的俯视图。在此可见单向的纤维走向23。这意味着,相应的横截面的所有的纤维均平行于纵向走向13定向。
图8a)和b)示出了按照图2中的剖线a-a和b-b的剖面。在此可见的是,按照图8a)和图8b)的横截面积A相同。但是,宽度20和厚度12变化。不同地,从图8a)至图8b),宽度20减小并且厚度12增大。
附图标记列表
1-车桥系统
2-横向板簧
3-车桥辅助框架
4-支承部位
5-横向板簧端部
6-耦合杆
7-导杆
8-车轮载体
9-车轮
10-中部区域
11-端部区域
12-横向板簧的厚度
13-横向板簧的纵向走向
14-分动器
15-直线(支承部位的连接直线)
16-中点
17-支承体定向部
18-横向板簧在支承部位处的纵向
19-末端件
20-横向板簧的宽度
21-拱形尺寸
22-在外部的端部处的中点
23-纤维走向
24-悬挂部
a4-间距
a5-间距
A-横截面积
B-机动车宽度
L7-导杆的长度
L11-端部区域的长度
R11-曲率半径
R10-曲率半径
α-角度
β-角度
γ-角度
X-机动车纵向
Y-机动车横向
Z-机动车竖向。
Claims (15)
1.用于机动车的横向板簧(2),该横向板簧(2)由纤维复合材料构成,并且横向板簧(2)具有中部区域(10)和与中部区域(10)邻接的各端部区域(11),该横向板簧(2)在安装位置中具有围绕机动车纵向(X)的弯曲部以及围绕机动车竖向(Z)的弯曲部,其特征在于,围绕机动车纵向(X)的弯曲部相应地仅构造在端部区域(11)中,并且围绕机动车竖向(Z)的弯曲部仅构造在中部区域(10)中。
2.按照权利要求1所述的横向板簧,其特征在于,在从中部区域(10)向相应的端部区域(11)的过渡位置中设置支承部位(4)。
3.按照权利要求1或2所述的横向板簧,其特征在于,中部区域(10)在由机动车横向(Y)和机动车竖向(Z)撑开的Y-Z平面上的投影中具有直线的走向。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的横向板簧,其特征在于,各端部区域(11)在由机动车纵向(X)和机动车横向(Y)撑开的X-Y平面上的投影中具有直线的走向。
5.按照权利要求4所述的横向板簧,其特征在于,端部区域(11)的纵向走向(13)的在X-Y平面中的投影相对于机动车横向(Y)以2°至15°的角度(α)定向。
6.按照权利要求1到5中任一项所述的横向板簧,其特征在于,相应的端部区域(11)的外侧的末端件(19)在由机动车横向(Y)和机动车竖向(Z)撑开的Y-Z平面上的投影中具有直线的走向。
7.按照前述权利要求1到6中任一项所述的横向板簧,其特征在于,中部区域(10)的围绕机动车竖向(Z)的弯曲部的在X-Y平面上的投影在机动车纵向(X)上以10mm至150mm延伸,优选地从中点(16)延伸至端部(5)。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的横向板簧,其特征在于,中部区域(10)具有围绕机动车竖向(Z)的曲率半径(R10),该曲率半径至少为150mm并且最大为2000mm,中部区域(10)的曲率半径(R10)具有恒定的走势或改变的走势,尤其是中部区域(10)的曲率半径(R10)从中 点(16)朝向端部区域(11)增大。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的横向板簧,其特征在于,横向板簧(2)在支承部位(4)中具有支承体定向部(17),该支承体定向部(17)相对于横向板簧(2)在支承部位(4)中的纵向(18)以90°+/-15°的角度延伸。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的横向板簧,其特征在于,横向板簧(2)具有单向的纤维走向(23),该纤维走向相应地平行于纵向走向(13)定向。
11.按照前述权利要求1到10中任一项所述的横向板簧,其特征在于,横向板簧(2)在其整个走向上具有恒定的横截面大小(A)。
12.按照权利要求1至11中任一项所述的横向板簧,其特征在于,横向板簧(2)在其纵向走向(13)上具有与宽度(20)的5%至50%相对应的厚度(12)。
13.按照权利要求12所述的横向板簧,其特征在于,端部区域(11)在纵向走向(13)上具有与宽度(20)的5%至50%相对应的厚度(12),并且横向板簧(2)的中部区域(10)在纵向走向(13)上具有与宽度(20)的5%至30%相对应的厚度(12)。
14.按照权利要求1至13中任一项所述的横向板簧,其特征在于,端部区域(11)在机动车横向(Y)上的长度(L11)具有导杆(7)的长度(L7)的25%至90%。
15.机动车的车桥系统(1),包括:车桥辅助框架(3);在该车桥辅助框架(3)上能相对枢转地设置的导杆(7);以及与该导杆耦合的按照权利要求1所述的横向板簧(2),该横向板簧具有围绕机动车纵向(X)的弯曲部,并且横向板簧(2)在其各端部(5)的区域中与导杆(7)经过导杆连接点耦合并且在相对于各端部(5)间隔的内部区域中与车桥辅助框架(3)和/或机动车车身经过支承部位(4)耦合,其特征在于,横向板簧(2)具有围绕机动车竖向(Z)的至少一个另外的弯曲部,其中,车桥辅助框架(3)的一部分和/或分动器(14)设置在将各支承部位(4)相连的直线(15)的区域中。
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