CN113829819A - 用于机动车车轮悬架的x弹簧设备 - Google Patents

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CN113829819A CN202110636852.XA CN202110636852A CN113829819A CN 113829819 A CN113829819 A CN 113829819A CN 202110636852 A CN202110636852 A CN 202110636852A CN 113829819 A CN113829819 A CN 113829819A
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Abstract

本发明涉及用于机动车车轮悬架的X弹簧设备(10)，其各车轮侧包括由纤维增强塑料构成的第一板簧(11)和第二板簧(12)，其彼此相叠地布置，其中，第一板簧(11)可以一端部支撑在车轮侧而第二板簧(12)可以一端部支撑在车辆车身侧，且包括第一固定设备(13)，在其处第一板簧(11)和第二板簧(12)被结合且夹紧，且其具有用于在车身侧的可摆动的支承的轴承(16)。两个车轮侧的第一固定设备(13)为了提供稳定器作用通过弹簧(17)彼此相连接。

Description

用于机动车车轮悬架的X弹簧设备
技术领域
本发明涉及一种用于机动车车轮悬架的X弹簧设备，各车轮侧包括：由纤维增强塑料构成的第一板簧和第二板簧，其彼此相叠地布置，其中，第一板簧可以一端部支撑在车轮侧且第二板簧可以一端部支撑在车辆车身侧；和第一固定设备，在该第一固定设备处第一板簧和第二板簧被结合且夹紧，且该第一固定设备具有用于在车辆车身侧的可摆动的支承的轴承。
背景技术
先前所提及形式的该类型的X弹簧设备由DE 10 2016 220 325 A1和DE 10 2018215 111 B3已知。在这些X弹簧设备的情形中，两个车轮侧的第一固定设备在车辆中间通过其摆动轴线在车辆纵向上延伸的摆动关节彼此相联接。由此可获得稳定器的作用。单独的稳定器因此可被省去。
发明内容
本发明基于如下目的，即，指出用于提供这样的稳定器功能的备选方案。
该目的通过这样的X弹簧设备来实现，即其各车轮侧包括：由纤维增强塑料构成的第一板簧和第二板簧，其彼此相叠地布置，其中，所述第一板簧可以一端部支撑在车轮侧且所述第二板簧可以一端部支撑在车辆车身侧，和第一固定设备，在其处所述第一板簧和所述第二板簧被结合且夹紧，且所述第一固定设备具有用于车辆车身侧的可摆动的支承的轴承，其特征在于，两个车轮侧的所述第一固定设备通过弹簧彼此相连接。
根据本发明的X弹簧设备的特征在于，两个车轮侧的第一固定设备替代于经由摆动关节此时通过弹簧彼此相连接。
由此，稳定器作用在X弹簧设备处可被更好地协调。
此外，由弹簧替代摆动关节的使用得出结构空间优点，因为该弹簧相比摆动关节需要更少的空间且能够更可变地定位。
如果相关的结构空间应被排气装置和/或备胎槽限制，那么这尤其可为有利的。
因此，弹簧可尤其构造为弯曲弹簧。在此，弹簧作用主要由弹簧的挠曲产生。
在第一实施变型方案中，两个车轮侧的第一板簧、即当前以一端部连结在车轮侧的这样的板簧由连续板簧的部分区段构成，其中，连接两个车轮侧的第一固定设备的弹簧由该连续板簧的中间区段构成。在该情况中因此仅需要一个构件，以用于展现两个第一板簧和连接弹簧的功能。
该连续板簧关于在机动车处的安装位置可在两个车轮侧的第一固定设备的轴承下方延伸穿过。第一固定设备的轴承可相应地布置成处在高处，这对于机动车的离地距离(Bodenfreiheit)而言是有利的。
在第一实施变型方案中，两个车轮侧的第二板簧可由连续板簧的部分区段构成，而连接两个车轮侧的第一固定设备的弹簧由该连续板簧的中间区段构成。同样在该情况中因此仅需要一个构件，以用于展现两个第二板簧和连接弹簧的功能。
该连续板簧关于在机动车处的安装位置可布置成延伸越过两个车轮侧的第一固定设备的轴承。这例如鉴于排气装置的经过引导(Vorbeiführung)而言是有利的。
在第三实施变型方案中，连接两个车轮侧的第一固定设备的弹簧是附加的板簧，这也就是说区别于上述两种变型方案是附加的构件，其以第一端部在两个车轮侧中的一个的固定设备处且以相对而置的第二端部在两个车轮侧中的另一个的固定设备处夹紧。由此如下可特别良好地实现，即，在保持第一和第二板簧的情形下各车轮侧获得稳定器作用的差异化协调，因为为此仅附加的板簧需要被改变。
该附加的板簧可如此地布置，即，附加的板簧的纵轴线的虚拟延长部相交于两个车轮侧的第一固定设备的轴承。
鉴于稳定器作用的协调，根据本发明的实施方案弹簧可在两个车轮侧的第一固定设备之间具有腰部(Taillierung)。这不仅涉及在其中间区段中的连续板簧而且涉及第三实施变型方案的附加的板簧。
此外，当前建议了一种机动车车轮悬架。该机动车车轮悬架包括先前所阐述的形式的X弹簧设备，其中，第一和第二板簧相应地在车辆横向上伸延或与该车辆横向在水平平面中的观察的情形中包夹最大+/-15°的角度。在机动车的纵向的观察方向上，因此得出呈X形的弹簧系统，其臂由上述板簧构成。
由此创造一种用于机动车的特别容易的且成本适宜的轴。根据本发明的解决方案尤其适合于轿车和轻型商用车的后轴，然而不受限制于此。
尤其地，根据本发明的X弹簧设备如在DE 10 2016 220 325 A1和DE 10 2018 215111 B3中所描述的那样被改进，其与此有关的内容被明确包含到当前公开内容中。这特别适用于空间上的布置以及第一和第二板簧的端部在车辆车身处以及在轮架处的连结。
附图说明
下面，借助在附图中所示出的实施例进一步阐述本发明。附图：
在图1中显示了在车辆在水平面上的静止位置的情形中在机动车处的安装位置中的根据本发明的X弹簧设备的第一实施例的空间视图，
在图2中以在向前行驶方向上的视线显示了来自图1的X弹簧设备的侧视图，
在图3中显示了X弹簧设备的第二实施例的类似图2的视图，且
在图4中显示了X弹簧设备的第三实施例的类似图2的视图。
具体实施方式
在图1和2中所示出的第一实施例显示了一种在机动车、尤其轿车或轻型商用车处的安装位置中的用于机动车车轮悬架的X弹簧设备10。
X弹簧设备10各车轮侧具有第一板簧11和第二板簧12。两个板簧11和12由纤维增强塑料、例如玻璃纤维增强塑料(GFK)或碳纤维增强塑料(CFK)制成。
第一和第二板簧11和12彼此相叠地布置，从而关于车辆竖向z第二板簧12在第一板簧11上方延伸。
在所示出的实施例的情形中，第一和第二板簧11和12具有不同的长度。因此，处在下方的第一板簧11相比处在上方的第二板簧12具有更大的长度。
两个板簧11和12各车轮侧在用于车辆车身侧的支撑的第一固定设备13处被结合。
当前，第一板簧11的主伸延方向和第二板簧12的主伸延方向(在根据图1和2的X弹簧设备10的松弛的状态中)在通过车辆横向y和车辆竖向z所撑开的yz平面中包夹锐角α。该锐角α优选处在15°至35°的范围中，从而一方面可确保较小的安装高度，然而另一方面使足够的弹入势能(Einfederungspotenzial,有时称为压缩势能)可供用于能量吸收。
此外，第一板簧11在端部区段11a处具有用于车轮侧的支撑的第二固定设备14，且第二板簧12具有用于车身侧的支撑的第三固定设备15。
第二固定设备14用于例如在轮架21或车轮引导元件处的车轮侧的支撑。
经由第三固定设备15可实现在车辆车身30的纵梁33处由下方的支撑。
由于第二板簧12的更短的长度，在自由的端部区段12a处的其车辆车身侧的支撑位置在车辆横向y上相比第一板簧11的车轮侧的支撑位置更靠近于车辆中间。
用于车辆车身侧的支撑的第一固定设备13处在第一和第二板簧11和12的被结合的区段11b和12b的区域中。X弹簧设备10在被结合的区段11b和12b的区域中直接在车辆车身30处或在车辆车身固定的结构(如例如辅助框架31或类似物)处可摆动地支撑。
第一和第二板簧11和12可在其被结合的区段11b和12b处直接地彼此压紧。
在图1中所示出的实施例的情形中，第一固定设备13具有用于将第一和第二板簧11和12的被结合的区段11b和12b相互压紧的张紧部(Einspannung)13a。借助于张紧部13a，第一板簧11的由其弹入和变形产生的转动运动可被传递到第二板簧12处且反之亦然。
张紧部13a可例如实施为呈叉形的爪状物，在其中容纳有第一和第二板簧11和12的被结合的区段11b和12b。张紧部13a的设计方案然而未受限制于这样的爪状物的形状。反之，在此其它的设计形式同样是可行的。压紧可借助于夹紧螺栓13b实现。经由爪状物的相应的凸缘区段13c获得夹紧力在被结合的区段11b和12b的表面上的均匀分布。
此外，第一固定设备13使得弹簧设备10的可摆动的支承成为可能。第一固定设备13为此具有用于轴承16的容纳部13d，以便可摆动地支撑在车辆车身30或设置在车辆车身处的辅助框架31处。在所示出的实施例的情形中，为此示例地轴承孔集成到第一固定设备13中。然而例如同样可将轴承螺栓或类似物使用为用于轴承的容纳部13d，经由其可实现可摆动的支承。在此，摆动轴线平行于车辆纵向x或相对于车辆纵向x成直至+/-15°角度地延伸。
根据本发明，两个车轮侧的第一固定设备13通过弹簧17彼此相连接，该弹簧当前优选构造为弯曲弹簧、尤其呈棒状的弯曲弹簧。该弹簧17如此地配置且布置，以便于增加地反作用于两个车轮侧的相互弹入，这也就是说以引起复位到在图1和2中所显示的静止位置中的意义。由此可取消单独的稳定器。
相比常规的摆动关节，经由这样的弹簧17可更好地协调在X弹簧设备10处的稳定器作用。此外产生结构空间优点，因为弹簧17相比摆动关节需要更少的空间且能够更可变地定位。
在图1和2中所示出的第一实施例的情形中，两个车轮侧的第二板簧12由唯一的连续板簧构成，其同时同样构成连接两个车轮侧的第一固定设备13的弹簧17。当前，这三个弹簧12和17被集成到唯一的构件中。弹簧17由连续板簧的中间区段来提供，而两个第二板簧12是其外部的部分区段。
如由图1和2可得悉的那样，连续板簧(12,17,12)关于在机动车处的安装位置延伸越过两个车轮侧的第一固定设备13的轴承16，由此相对于排气系的较大的间距变得可行的。
在第一实施例的变换方案中，弹簧17也可构造成圆柱螺旋弹簧。
图1显示了X弹簧设备10到机动车车轮悬架20中的安装。
车轮悬架20各车辆车轮包括轮架21，其经由多个车轮引导元件(例如以横拉杆和纵拉杆22,23,24形式)抵靠车辆车身30或车辆车身固定的结构(如辅助框架31)支撑。
当前的车轮悬架20在没有螺旋弹簧的情形中产生车辆质量的支撑。其功能当前通过X弹簧设备10承担。如下然而是可行的，即，在包含上面所阐述的形式的X弹簧设备10的车轮悬架20中使用附加的常规的螺旋弹簧以用于支撑车辆质量。
所示出的车轮悬架20是仅示例的属性，以便于进一步阐述X弹簧设备10在这样中的安装位置。因此须明确强调，相应的X弹簧设备10同样可在其它车轮悬架20中如所示的那样投入使用，以便于抵靠车辆车轮支撑车辆车身的质量且必要时附加地承担车轮引导任务。
上面所阐述的X弹簧设备10如此地安装到车轮悬架20中，即使得第一和第二板簧11和12相应地在车辆横向y上伸延或在水平平面xy中观察的情形中与车辆横向y包夹最大+/-15°的角度。
在此，第一板簧11关于车辆竖向z处在第二板簧12下方。
此外，X弹簧设备10朝着车辆中间的方向非常远地伸延，由此对于第一和第二板簧11和12而言得出带有相应较高能量吸收能力的较大长度。通过所选择的X形状，在车辆竖向z上的结构高度保持较小。
在车辆在水平面上水平的静止位置中，第一板簧11主要水平地延伸，这就是说其与水平平面xy包夹最大+/-10°的角度。
如图1显示的那样，X弹簧设备10可借助于第一固定设备13铰接地连结在辅助框架31的横杆32处。
为了在车辆横向y上获得X弹簧设备10的尽可能大的长度，第一固定设备13在车辆横向y上关于车辆的轨距优选在中间的三分之一且进一步优选地在中间的五分之一在车辆的纵向中轴线附近布置。在辅助框架31处的连结例如经由在第一固定设备13的容纳部13d中的实施为橡胶轴承的轴承16实现，从而使得每个车轮侧的板簧对相应地可围绕相对车辆纵向x在直至+/-15°的角度中延伸的转动轴线摆动。
X弹簧设备10可经由另一橡胶轴承可摆动地连结在轮架21处。该另外的橡胶轴承将第一板簧11的处在外部的端部区段11a铰接地与轮架21联接，其中，如此构成的关节的附属的摆动轴线同样主要在车辆纵向x上延伸。然而如下同样是可行的，即，例如在轮架21处的张紧部中容纳(也就是说铰接地固定)第一板簧11的处在外部的端部区段11a。
最后，X弹簧设备10以第二板簧12的端部区段12a支撑在车辆车身30处。由此，车身侧的力引入被划分到两个位置上。第二板簧12的这样的支撑可例如(如在图1中所显示的那样)在车辆车身30的纵梁33处实现。在此，该支撑优选由下方进行。
本发明使得一种带有较低的行李舱或者货舱棱边和较高的行李舱或者货舱宽度的扁平构造的机动车轴成为可能。
由纤维增强塑料构成的板簧11和12的重量优点实践上可被完全转化成车辆重量的重量减轻，因为在X弹簧设备10的车身侧的连结的区域中增加重量的加强措施变得不必要，这些增加重量的加强措施将损害带有由纤维增强塑料构成的第一和第二板簧11和12的X弹簧设备10的重量优点。
经由两个车轮侧的板簧结构的弹簧连接，稳定器作用可越过较大的区域非常可变地协调。利用常规的摆动关节，这是不可能的。
图3显示了第二实施例，其与第一实施例由此区别，即，在此两个车轮侧的第一板簧11以及连接的弹簧17集成到一个连续板簧中，这也就是说单件式地构造。
换而言之，在第二实施例的情形中两个车轮侧的第一板簧11由连续板簧的部分区段构成，而连接两个车轮侧的第一固定设备13的弹簧17由该连续板簧的中间区段构成。
该连续板簧关于在机动车处的安装位置可在两个车轮侧的第一固定设备13的轴承16下方延伸穿过。由此朝向上方创造更多自由空间，这尤其在不带有排气系的车辆的情形中可为有利的。
在其它方面，第二实施例与第一实施例相符。
最后，图4显示了第三实施例，在其中连接的弹簧17实施为单独的构件。X弹簧设备的稳定器作用的协调可如此非常简单地经由该弹簧来进行，而为此另外的构件无须被改变。
在图4中，该连接两个车轮侧的第一固定设备13的弹簧示例地实施为附加的板簧18，其以第一端部在两个车轮侧中的一个的固定设备13处且以相对而置的第二端部在两个车轮侧中的另一个的固定设备13处夹紧。
附加的板簧18的虚拟延长部纵轴线相交于两个车轮侧的第一固定设备13的轴承16。
为了稳定器作用的协调，弹簧17可选地在两个车轮侧的第一固定设备13之间可具有腰部18，如这在图4中所简绘的那样。这不仅涉及最初两个实施例在其中间区段中的连续板簧而且涉及第三实施例的附加的板簧18。
本发明在上面借助实施例和另外的变换方案详细地阐述。实施例和变换方案用于证明本发明的可实施性。上文在另外的单个特征的上下文中所阐述的技术上的单个特征同样可独立于这些单个特征以及与另外的单个特征组合地实现，即使当这未被明确描述时，只要这在技术上是可行的。本发明因此明确地不受限制于具体描述的实施例，而是包括所有通过专利权利要求所限定的设计方案。
附图标记列表
10 X弹簧设备
11 第一板簧
12 第二板簧
11a 第一板簧11的(处在外部的)端部区段
11b 第一板簧11的被结合的区段
12b 第二板簧11的(处在外部的)端部区段
12b 第二板簧12的被结合的区段
13 第一固定设备
13a 张紧部
13b 夹紧螺栓
13c 凸缘区段
13d 轴承容纳部
14 第二固定设备
15 第三固定设备
16 轴承
17 弹簧
18 附加的板簧
19 腰部
20 机动车车轮悬架
21 轮架
22 纵拉杆
23 上部横拉杆
24 下部横拉杆
30 车辆车身
31 辅助框架
32 横杆
33 纵梁
x 车辆纵向
y 车辆横向
z 车辆竖向
α 角度。

Claims (10)

1. 用于机动车车轮悬架的X弹簧设备(10)，各车轮侧包括：
- 由纤维增强塑料构成的第一板簧(11)和第二板簧(12)，所述第一板簧和第二板簧彼此相叠地布置，其中，所述第一板簧(11)可以一端部支撑在车轮侧且所述第二板簧(12)可以一端部支撑在车辆车身侧，和
- 第一固定设备(13)，在所述第一固定设备处所述第一板簧(11)和所述第二板簧(12)被结合且夹紧，且所述第一固定设备具有用于车辆车身侧的可摆动的支承的轴承(16)，
其特征在于，
两个车轮侧的所述第一固定设备(13)通过弹簧(17)彼此相连接。
2.根据权利要求1所述的用于机动车车轮悬架的X弹簧设备(10)，其特征在于，所述弹簧(17)构造为弯曲弹簧。
3.根据权利要求1或2所述的用于机动车车轮悬架的X弹簧设备(10)，其特征在于，两个车轮侧的所述第一板簧(11)由连续板簧的部分区段构成且连接两个车轮侧的所述第一固定设备(13)的弹簧(17)由所述连续板簧的中间区段构成。
4.根据权利要求3所述的用于机动车车轮悬架的X弹簧设备(10)，其特征在于，所述连续板簧关于在机动车处的安装位置在两个车轮侧的所述第一固定设备(13)的所述轴承(16)下方延伸穿过。
5.根据权利要求1或2所述的用于机动车车轮悬架的X弹簧设备(10)，其特征在于，两个车轮侧的所述第二板簧(12)由连续板簧的部分区段构成且连接两个车轮侧的所述第一固定设备(13)的弹簧(17)由所述连续板簧的中间区段构成。
6.根据权利要求5所述的用于机动车车轮悬架的X弹簧设备(10)，其特征在于，所述连续板簧关于在机动车处的安装位置越过两个车轮侧的所述第一固定设备(13)的所述轴承(16)延伸。
7.根据权利要求1或2所述的用于机动车车轮悬架的X弹簧设备(10)，其特征在于，连接两个车轮侧的所述第一固定设备(13)的弹簧(17)是附加的板簧(18)，所述附加的板簧以第一端部在所述两个车轮侧中的一个的所述固定设备(13)处且以相对而置的第二端部在所述两个车轮侧中的另一个的所述固定设备(13)处夹紧。
8.根据权利要求7所述的用于机动车车轮悬架的X弹簧设备(10)，其特征在于，所述附加的板簧(18)的虚拟的延长部纵轴线相交于两个车轮侧的所述第一固定设备(13)的所述轴承(16)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于机动车车轮悬架的X弹簧设备(10)，其特征在于，所述弹簧(17)在两个车轮侧的所述第一固定设备(13)之间具有腰部(19)。
10.机动车车轮悬架(20)，包括根据前述权利要求中任一项所述的X弹簧设备(10)，其中，所述第一板簧(11)相应地在车辆横向上伸延或与该车辆横向在垂直平面中观察的情形中包夹最大+/-15°的角度且/或所述第一板簧(11)在所述车辆的静止位置中在水平面上水平地延伸或与水平平面包夹最大+/-10°的角度。
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