CN106627020A - 机动车辆的弹簧装置 - Google Patents

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保罗·赞德伯尔根
拉尔夫·辛茨恩
蒂莫西·德罗塔尔
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Abstract

本发明涉及一种机动车辆用弹簧装置(10、20、30、40)，包含沿着延伸轴线(A)延伸并通过弹性弹簧支座(3、13、23、33)被支撑在至少一个弹簧座(2.3、5)上的螺旋弹簧(1)。为了提供允许有效减震和弹簧相对于横向力的好的稳定性的弹簧装置，根据本发明规定弹簧座(2.3、5)具有设置在螺旋弹簧(1)径向内部的刚性支撑结构(2.4、5.1)，并且弹簧支座(3、13、23、33)具有设置在支撑结构(2.4、5.1)和螺旋弹簧(1)之间的侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)以及连接至侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)并且设置在螺旋弹簧(1)轴向前方的前部(3.1、13.1、23.1、33.1)，其中螺旋弹簧(1)支靠侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)并且侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)支靠支撑结构(2.4、5.1)。

Description

机动车辆的弹簧装置
技术领域
本发明涉及一种机动车辆的弹簧装置，其具有权利要求1的前序部分的特征。
背景技术
悬架系统代表机动车辆中的车轮悬架的必需元件。在典型的结构中，轮架，其形成车辆车轮自身的接收器，通过一个或多个控制臂(例如横向控制臂和纵向控制臂)连接至车辆底盘，其中控制臂首先确保轮架的引导并且其次确保轮架相对于车辆结构(即底盘和车身)的运动。实际的悬架系统可以以非常不同的方式固定。在任何情况中，弹簧被设置为使轮架与车辆结构的相对运动导致回复力。车辆结构在该情况中是簧载质量的一部分而轮架是非簧载质量的一部分。在现有技术中，通常由弹簧钢生产的螺旋弹簧经常被使用。这样的螺旋弹簧通常被支撑在轮架自身上或控制臂上，其中另外车辆结构自身被支撑在螺旋弹簧上。在该情况中，弹簧的路径可能或多或少是垂直的但是在一些情况中在车辆的纵向或横向方向中明显的倾斜也可出现。
从现有技术可知将弹簧安装在弹簧板中，该弹簧板有助于为弹簧提供足够大和平的支承表面，其中弹簧板的边缘被经常以凸缘的方式配置并且封闭弹簧的端部以便阻止横向位移。而且，弹簧通常不直接被支撑在金属零件上(例如弹簧板)而是将弹簧支座插入在其中，所述弹簧支座包含典型地弹性材料，例如橡胶，其有助于阻尼振动。自然地，弹簧支座也必须吸收作用在弹簧的纵向中的力。然而，基于设计，弹簧支座的功能也包含吸收出现在横向中的力。最后，弹簧支座的弹性设计可导致一些问题，因为弹簧支座可能潜在地太软不足以使弹簧的位置在力横向作用的情况中稳定。
JP2008/024158A公开了一种具有横向控制臂和通过有弹性的弹簧支座支撑在所述横向控制臂上的螺旋弹簧。弹簧支座被设置在弹簧的下端，其中弹簧支座适合于为螺旋形并且围绕螺旋形几乎完全循环一周。包含孔的凹部形成在横向控制臂的顶面上。弹簧支座具有与孔互补的突出部。在装配期间，开始支座被定位在弹簧上并且之后支座被插入到凹部中，其中突出部和孔彼此接合并促进定位。
DE 10 2011 000 462 A1公开了一种由金属片形成的用于弹簧装置的单壳悬架臂。宽度扩大的部分被设置在用于附接至底盘梁的两个端部和用于支撑弹簧的轮架之间。螺旋在扩大的部分中被整体形成为宽度弹簧座。螺旋可围绕开口，充当定中心的向内突出的套管有助于弹簧被配置在所述开口上。卷边和开口可从悬架臂壳的基座切出，所述卷边和开口用于固定和对齐由橡胶或塑料生产的弹簧座垫块。
JP H10-315731 A公开了一种用于车轴的悬架系统，其中螺旋弹簧被支撑在弹簧板上，其被固定至车轴的顶面。弹簧板接合在弹簧的内部区域中的凸起部分。一方面为了减少噪声发展，以及另一方面为了简化装配，端盖被定位在弹簧的端部上，所述端盖充当缓冲器并且同时接合设置在弹簧板中的孔内的突出部。
DE 10 2013 009 637 A1公开了一种用于设置在螺旋弹簧和弹簧板之间的机动车辆用弹簧支座。弹簧支座包含有弹性高分子制成的基体和在其上设置在弹簧侧上的牺牲阳极，牺牲阳极进而通过由实心材料制成的插入物支撑，实心材料旨在在机械压缩的情况中阻止牺牲阳极的破坏。示例性实施例示出了弹簧支座，该弹簧支座具有设置在弹簧板和螺旋弹簧之间的圆形部分和靠近圆形部分的圆柱部分，圆柱部分配置为将弹簧设置在内部。在远离圆柱形部分的侧面，类似销的突出部被设置在圆形部分上，所述突出部用于将弹簧支座紧固至弹簧板。
DE 10 2 008 057 325 A1公开了一种螺旋弹簧用的支座，其能够改变并且其一方面被支撑在车身或车轴部件上，并且另一方面被支撑在弹簧装置上。至少一个弹簧端在该情况中通过弹簧支座支撑，弹簧支座具有与中心线对齐的弹簧接收器和从其离心地偏移的安装凸部。弹簧支座可包含固定芯和由弹性体制造的套。安装凸部除了其他之外可配置为例如销的形式并且用于连接至车身。在弹簧上的偏心载荷的作用旨在通过偏移来避免。除了安装凸部之外，可提供阻止扭转的类似像销的闭锁凸耳。
KR 2012/0061624示出了一种弹簧支座，其包含类似圆形的部分和内部相邻的圆柱状部分。螺旋被配置在第一部分的表面上，所述螺旋旨在用于支撑螺旋弹簧。圆柱状部分具有中心凹部并且在安装状态中设置在螺旋弹簧内部的减震器引导通过所述凹部。
鉴于列出的现有技术，结构简单的弹簧装置的发展，其保证振动的有效阻尼和弹簧相对于横向力的稳定性，提供了进一步的改进空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种弹簧装置，其允许振动的有效阻尼和弹簧相对于横向力的好的稳定性。
根据本发明，该目标通过具有权利要求1的特征的弹簧装置实现，其中从属权利要求涉及本发明的有利的实施例。
应该提到的是，在以下说明书中单独提出的特征和手段可以以任何技术上有利的方式结合在一起并且公开本发明的进一步实施例。说明书额外表征和说明了本发明，尤其是与附图结合。
通过本发明，提供一种机动车辆的弹簧装置，所述弹簧装置包含沿着延伸轴线延伸并通过弹性弹簧支座被支撑在至少一个弹簧座上的螺旋弹簧。螺旋弹簧在该情况下特别地可由弹簧钢构成，但是可选择地也可由不同材料构成，例如纤维增强塑料或复合材料。延伸轴线在该情况下对应于螺旋弹簧的延伸方向并且可以可选择地与螺旋弹簧的对称轴和/或弹簧中心线一致。然而，螺旋弹簧不必是对称结构。通过延伸轴线，坐标系统被限定有轴向、切向的和径向的方向。螺旋弹簧在该情况下被最初轴向支撑在弹簧座上。当然，弹簧将车辆的非簧载质量连接至车辆的簧载质量并且可被分配至车轮悬架。弹簧所支撑到的簧载和/或非簧载部件上的区域在该连接中被表示为“弹簧座”。在本说明书中，术语不能被理解为对其形状的限制。总之，因此，在这个意义上，弹簧座可被提供给弹簧的每端。
螺旋弹簧通过弹性弹簧支座被支撑在至少一个弹簧座上。换言之，螺旋弹簧不直接(或至少并非完全)支靠弹簧座而是由弹性弹簧支座插入在其之间。弹簧支座特别地至少大体上由橡胶或弹性体构成。
根据本发明，弹簧座具有设置在螺旋弹簧径向内侧的刚性支撑结构，并且弹簧支座具有设置在支撑结构和螺旋弹簧之间的侧部和连接侧部其并且设置在螺旋弹簧轴向前方的前部。支撑结构被径向定位在螺旋弹簧内部，即其设置在螺旋弹簧的径向内部。其也可以表示为支撑结构在轴向中突出至螺旋弹簧的内部。支撑结构是刚性的，即——类似于在车轮悬架领域中的大多数部件——与没有弹性的弹簧支座相比。优选地，支撑结构不仅自身是刚性的而且也刚性连接至弹簧座的其余部分和/或甚至形成弹簧座的部分。弹簧支座的侧部设置在支撑结构和螺旋弹簧之间，即在这两个之间的径向中。术语“侧部”在该情况下被理解为并非对形状限制并且仅描述提到的部分在一定程度上被设置在支撑结构的侧面。在某些实施例中，侧部可以以外套方式成形，例如以圆柱套筒或截头圆锥形的套筒。前部被直接或间接连接至侧部并且被设置在螺旋弹簧的轴向前方。在该情况下其被设置在螺旋弹簧所支撑到的弹簧座和螺旋弹簧自身之间。其在一定程度设置在螺旋弹簧的前面。
前部在该情况下主要用于吸收平行作用于螺旋弹簧和弹簧座之间的延伸轴线(即轴向地)静态和动态的力。然而，支撑结构和插入的侧部用于吸收横向于延伸轴线作用的力。同时，在装配期间，支撑结构可促进弹簧的定位并且自然也用于固定在装配状态中的弹簧的位置。因此，从径向外部地夹紧弹簧的传统的弹簧座可选择地可被省去。而且，弹簧支座可被配置为完全弹性地，即稳定芯可被省去，其中支座由支撑结构固定。特别地，支撑结构可由金属制造，例如，钢，但也可由其它足够稳定的材料制造，例如可想到的纤维增强塑料。支撑结构可选择地可以是实心的，但是典型地其配置为中空的和/或壳状的，例如配置为钣金零件。支撑结构和/或侧部可配置为相对于延伸轴线旋转对称。其同样地可适用于前部。
在该情况下，螺旋弹簧支靠侧部并且侧部支靠支撑结构。换言之，提及的部分被标出尺寸以致它们彼此接合没有间隙。结果是，其保证了螺旋弹簧通过侧部的插入总是被支撑在支撑结构上。当然，这些部分在它们的整个表面上不需要彼此支靠。因此，例如，螺旋弹簧通过最低螺旋或它的部分支靠侧部就足够了。类似地，中间部可存在于支撑结构和侧部之间的区域中，而不会实质地削弱支撑作用。
原则上，侧部可被限制为围绕支撑结构的部分区域和/或多个部分区域。在该情况下，将产生螺旋弹簧和支撑结构之间的一个或多个中间空间，然而基于中间空间的尺寸和分布其将不会实质地削弱支撑作用。然而，优选地，侧部被设置为在所述支撑结构周围切向分布。换言之，如果考虑到垂直于轴向的平面，支撑结构在该情况下被侧部围绕所有侧面。大体上该设计简化了弹簧支座的生产并增加了其稳定性，同时，由于弹簧支座的低密度，可能的重量减轻是不显著的，例如，其可在侧部中包含通孔。
根据一个实施例，弹簧支座在端部具有封闭所述侧部的封闭部分。结果是，可选择地，弹簧支座的生产可被简化并且其稳定性增加。封闭部分在轴向中邻接侧部并且径向向内从其延伸，以致两部分整体形成钟形的结构，其封闭支撑结构。这可能也涉及保护座结构，例如，免于腐蚀或机械损伤。特别地，封闭结构的尺寸可被设定为使其至少部分地或甚至全部支靠支撑结构。
然而，可选择地，也可规定，侧部封闭开口，支撑结构在轴向中可选地突出通过所述开口。通过该配置，可节省弹簧座材料或者然而通过特别的长支撑结构使弹簧的横向支撑和/或弹簧不受损失的保护也可被增加。
虽然支撑结构在径向中具有或多或少的封闭表面足以支撑侧部和弹簧，，优选地，支撑结构配置为在轴向中封闭。换言之，在轴向中，在支撑结构内部没有连续的开口。因此，封闭的表面也被配置在与实际支撑功能毫无关系的区域中。该设计可首先用于稳定支撑结构为一个整体并且其次以该方式阻止尘土渗透到其内部区域。
通常弹簧座设置在车辆车轮的悬架单元的部件上。在该情况中，例如，该部件可以是控制臂，例如横向控制臂。特别地，然而，该部件可以是轮架。特别优选地，在该情况中，弹簧座被刚性连接至轮架(包括座椅结构)。
在该情况中，优选支撑结构配置在轮架的水平延伸的延长部上。在该情况中，术语“水平”通常指代车辆内部的安装位置，其中这样的延长部可特别地在向着车辆中心的车辆的横轴(Y轴)的方向中延伸。该延长部在一定程度上形成一类基座或平台，支撑结构从其突出，例如在延伸轴线的方向中，延伸轴线典型地或多或少平行于垂直轴(Z轴)。支撑结构可整体配置有延长部或例如焊接至延长部。而且，延长部可被焊接至轮架的其余部分或至少部分地随其整体制造。
进一步的弹簧座通常被连接至车辆结构。除了车身的一部分之外，例如，其可被特别连接至底盘的一部分，例如纵向元件。在该实施例中，特别地，弹簧座(包括支撑结构)可配置为钣金部件并且可被连接至机动车辆的纵向元件。大体上更薄的钣金可通常在该情况中用于弹簧座而非纵向元件本身，其是为何无需和/或不便整体制造的原因。因此，弹簧座通常被单独制造并且由材料连接(例如，通过焊接或粘合)来连接至纵向元件。不言而喻，作为钣金部件生产的弹簧座也可被连接至车辆结构的其它部分，例如车身或副车架的一部分。
在许多情况下，支撑结构配置为大体上旋转对称，以致侧部和因此弹簧支座可作为一个整体扭转。这通常是不期望的，特别地，当同时面对螺旋弹簧的弹簧支座的侧部具有背离旋转对称性的形状时，例如其适合于在端侧的弹簧的螺旋。因此，根据一个实施例，前部和弹簧座具有连锁锁定结构，其轴向延伸并且阻止弹簧支座的切向位移。上述锁定结构代表至少部分刚性连接，其阻止弹簧支座切向移置，即关于支撑结构扭转。特别地，各个锁定结构可配置为彼此互补，以在一定程度上一个结构形成其它结构的互补形状。通过这样的锁定结构，弹簧支座的特定的安装位置也可被预定，即使在装配期间，其结果是简化安装程序。防止弹簧支座扭转的保护额外阻止了不期望的噪声形成，其在弹簧支座和支撑结构之间的相对位移的情况中出现。
特别地，锁定结构包含配置在所述弹簧座中的至少一个孔和与该孔互补并配置在所述前部上的销元件。孔和销元件例如可以平行于延伸轴线延伸。销元件可被配置为简单的圆柱形但也可具有结构性表面或(特别是在通孔的情况中)在端部的倒钩，以便改进与孔的接合。当然，可提供多个这样的孔和销元件，其以均匀或者非均匀的角间距围绕支撑结构设置。
附图说明
本发明的进一步有利的细化和效果在下文中参照示出在附图中的不同的示例性实施例被更详细地描述，其中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的弹簧装置的剖视图；
图2示出了根据本发明的第二实施例的弹簧装置的剖视图；
图3示出了根据本发明的第三实施例的弹簧装置的剖视图；以及
图4示出了根据本发明的第四实施例的弹簧装置的剖视图。
在不同的附图中，相同的部分总是被提供具有相同的附图标记，这是这些部分为何通常仅描述一次的原因。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的机动车辆的弹簧装置10的剖视图。在该情况中视图方向沿着车辆的X轴(纵轴)延伸，即对应于Y-Z平面的剖切面。下部分可看到螺旋弹簧1，其将轮架2连接至在此未示出的(车身或底盘的)车辆结构。不言而喻，轮架2通过控制臂(也未示出)额外连接至车辆结构。轮架2具有在其上设置实际轮架的底座部分2.1以及在Y轴(横轴)的方向中从其延伸的延长部2.2。类似销的刚性支撑结构2.4被配置在该延长部2.2上，所述支撑结构在Z轴(垂直轴)的方向中突出。支撑结构2.4形成螺旋弹簧1的弹簧座2.3的一部分。Z轴平行于螺旋弹簧1的延伸轴线A延伸，延伸轴线A在该情况中对应于弹簧中心线。延伸轴线A限定具有轴向的、径向的和切向的坐标系。弹簧座2.3和支撑结构2.4在目前情况中被示出为与延长部2.2形成整体，但是可选择地，它们也可以以不同的方式被单独生产和焊接、铆接或固定连接到延长部2.2。在目前情况中，支撑结构2.4也由铝构成，与轮架2的其余部分一样，但也可使用具有足够刚度的不同材料。
支撑结构2.4配置为与延伸轴线A大体上旋转对称。弹性弹簧支座3被设置在支撑结构2.4上和延长部2.2的相邻部分上，所述弹簧支座整体以钟形方式配置。弹簧支座3在该情况中由橡胶构成，但也可使用其它材料，例如弹性体。弹簧支座3的圆形前部3.1被设置在螺旋弹簧1的轴向前部和/或在螺旋弹簧1和延长部2.2之间，所述前部用于吸收螺旋弹簧1和弹簧座2.3和/或轮架2之间的轴向力。
侧部3.2连接前部3.1，所述侧部以正切的方式环绕并且封闭支撑结构2.4。在径向中，其被定位在螺旋弹簧1和支撑结构2.4之间，其中一方面侧部3.2和支撑结构2.4，以及另一方面螺旋弹簧1和侧部3.2，在每种情况中无间隙的支靠彼此。螺旋弹簧1因此通过侧部3.2被支撑在支撑结构2.4上。因此支撑结构2.4和侧部3.2用于吸收螺旋弹簧1和轮架2之间的横向于轴向作用的力。同时弹簧支座3是弹性的并且本身可能不牢固不足以支撑螺旋弹簧1，支撑结构2.4是刚性的和足够稳定的以便稳定弹簧支座3和螺旋弹簧1。封闭部分3.3邻接侧部3.2并向上端接弹簧支座3(相对于Z轴)。
支撑结构2.4和弹簧支座3在该情况中被配置为关于延伸轴线A大体上旋转对称，以致弹簧支座3可关于支撑结构2.4扭转。为了防止这种情况，多个销3.4被整体形成在前部3.1上，所述销接合延长部2.2中互补的孔2.2.1。这些锁定结构2.2.1、3.4保证了防止扭转的刚性连接。
图2示出了弹簧装置20的可选择实施例，其大体上与示出在图1中的弹簧装置10相同并且在该方面没有进一步描述。在弹簧支座13中，其在此使用并且也围绕具有销13.4的前部13.1和侧部13.2，然而，不提供封闭部分而是侧部13.2围绕开口，支撑结构2.4的上端2.4.1突出通过所述开口。
图3示出了弹簧装置30的进一步实施例，然而其可合并示出在图1和2中的任何弹簧装置10、20。图3中的剖视图示出了纵向元件4，弹簧座5配置为通过焊缝6被固定至纵向元件4的钣金零件。
当然，纵向元件4形成机动车辆的簧载质量的一部分。也可在此看到，螺旋弹簧1在该情况下类似于示出在图1和2中的螺旋弹簧。螺旋弹簧1相应也在此通过插入的弹簧支座23支撑在纵向元件4和/或弹簧座5上。弹簧座5也在此形成轴向向下突出的支撑结构5.1。支撑结构5.1和弹簧支座23也可配置为关于螺旋弹簧1的延伸轴线A旋转对称并且大体上对应示出在图1中的元件的形状。因此在这种情况下，弹簧支座23也可包含前部23.1、侧部23.2和封闭部分23.3。还是在这种情况下，为了阻止弹簧支座23相对于弹簧座5扭转，销23.4被整体形成在前部上，所述销接合穿透弹簧座5和纵向元件4的孔5.2。应该提及的是，弹簧支座23可形成与示出在图1中的弹簧支座3完全相同的形状，因此制造被大大简化了。
图4示出了弹簧装置40的可选择实施例，其大体上对应示出在图3中的实施例并且其相应可与在每种情况下示出在图1和2中的实施例结合。包含前部33.1和侧部33.2的弹簧支座33也可在此被再次提供。然而，在该情况下如在图2中，封闭部分也被省略，以使侧部33.2围绕开口，支撑结构5.1的下端5.1.1突出通过所述开口。
附图标记列表
1 螺旋弹簧
2 轮架
2.1 基部
2.2 延长部
2.2.1、5.2 孔
2.3、5 弹簧座
2.4、5.1 支撑结构
2.4.1 上端
3 弹簧支座
3.1、13.1、23.1、33.1 前部
3.2、13.2、23.2、33.2 侧部
3.3、23.3 封闭部分
3.4、13.4、23.4、33.4 销
4 纵向元件
5.1.1 下端
6 焊缝
10、20、30、40 弹簧装置
A 延伸轴线
Y Y轴
Z Z轴

Claims (9)

1.一种机动车辆用弹簧装置(10、20、30、40)，包含沿着延伸轴线(A)延伸并通过弹性弹簧支座(3、13、23、33)被支撑在至少一个弹簧座(2.3、5)上的螺旋弹簧(1)，
其特征在于
所述弹簧座(2.3、5)具有设置在所述螺旋弹簧(1)径向内部的刚性支撑结构(2.4、5.1)，并且所述弹簧支座(3、13、23、33)具有侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)和前部(3.1、13.1、23.1、33.1)，所述侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)设置在所述支撑结构(2.4、5.1)和所述螺旋弹簧(1)之间，所述前部(3.1、13.1、23.1、33.1)连接至所述侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)并且设置在所述螺旋弹簧(1)轴向前方，其中所述螺旋弹簧(1)支靠所述侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)并且所述侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)支靠所述支撑结构(2.4、5.1)。
2.根据权利要求1所述的弹簧装置，其特征在于，所述侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)被设置为切向环绕所述支撑结构(2.4、5.1)。
3.根据权利要求1或2所述的弹簧装置，其特征在于，所述弹簧支座(3、13、23、33)具有在端部处封闭所述侧部(3.2、13.2、23.2、33.2)的封闭部分(3.3、23.3)。
4.根据前述任一项权利要求所述的弹簧装置，其特征在于，所述支撑结构(2.4、5.1)配置为在轴向上被封闭。
5.根据前述任一项权利要求所述的弹簧装置，其特征在于，所述弹簧座(2.3)被刚性连接至轮架(2)。
6.根据权利要求5所述的弹簧装置，其特征在于，所述支撑结构(2.4)被配置在轮架(2)的水平延伸的延长部(2.2)上。
7.根据前述任一项权利要求所述的弹簧装置，其特征在于，所述弹簧座(5)配置为钣金零件并且被连接至所述机动车辆的纵向元件(4)。
8.根据前述任一项权利要求所述的弹簧装置，其特征在于，所述前部(3.1、13.1、23.1、33.1)和所述弹簧座(2.3、5.1)具有连锁锁定结构(2.2.1、3.4、13.4、23.4、33.4、5.2)，所述连锁锁定结构(2.2.1、3.4、13.4、23.4、33.4、5.2)轴向延伸并且阻止所述弹簧支座(3、13、23、33)的切向位移。
9.根据前述任一项权利要求所述的弹簧装置，其特征在于，所述锁定结构(2.2.1、3.4、13.4、23.4、33.4、5.2)包含配置在所述弹簧座(2.3、5.1)中的至少一个孔(2.2.1、5.2)和与所述至少一个孔(2.2.1、5.2)互补并配置在所述前部上的销元件(3.4、13.4、23.4、33.4)。
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