CN109835130A - 车轮悬架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的车轮悬架(1)，该车轮悬架具有弹簧单元(3)，该弹簧单元设计用于车轮(2)相对于车身(20)的弹簧悬架，并且该弹簧单元具有沿Y轴伸展的板簧部分(3.1)。为了提供具有横向板簧的改进的车轮悬架，根据本发明提供的是，弹簧单元(3)具有用于接收车轮(2)的车轮支架部分(3.3)，该车轮支架部分布置在板簧部分(3.1)的端侧上并且被设计成至少部分地与该板簧部分一体化。

Description

车轮悬架

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前述部分所述特征的车轮悬架。

背景技术

在现代机动车辆的车轮悬架中使用不同类型的弹簧，通过该弹簧将实际的车身连接到车辆的车轮。在这里，除了螺旋弹簧之外，还使用板簧。特别是在刚性轴的情况下，使用纵向板簧，其沿着车辆的纵向轴线伸展并且通常用于单个车轮的悬架。此外，已知横向板簧，其沿横向轴线伸展并用于两个相对的车轮的弹簧悬架。横向板簧的端部可以例如通过摩擦或者通过形状配合连接安装在车轮支架上，该车轮支架可旋转地接收车轮。横向板簧在中心区域中安装到车身上。除了由弹簧钢制成的板簧以外，有时也使用由复合材料(例如由纤维增强塑料)制成的板簧。可以使用单独的弹簧或者由两个或更多弹簧组成的弹簧组件。车轮支架通常通过用于其引导的多个连杆(例如纵向连杆或横向连杆)连接到车身。

上述弹簧系统原则上运行可靠，但是依然需要优化以简化组装、最小化重量或质量、优化空间和/或降低成本。

DE 102008043330 A1公开了一种用于车辆的车轮悬架，其具有车轮支架，在该车轮支架上可旋转地安装车轮；至少一个横向连杆，其设计为弯曲弹性柱并且车轮支架通过该横向连杆连接到车身；至少一个纵向连杆，其设计为弯曲弹性柱并且车轮支架通过该纵向连杆连接到车身；和至少一个车轮悬架部件，其包括弹簧和/或阻尼器，并且车轮支架通过该车轮悬架部件连接到车身。横向连杆与纵向连杆一起形成具有集成的车轮支架的整体式弹簧连杆模块，所述模块尤其可以由纤维增强塑料制成。

DE 102011085145 A1公开了一种用于机动车辆的车轴，该车轴包括两个车轮支架，所述车轮支架通过连续的横向板簧相对于车身弹性支承。横向板簧通过两个旋转轴承安装在车身上。此外，每个轮架通过两个横向连杆和纵向连杆连接到车身，所述横向连杆可由纤维复合材料组成。在此，至少一个连杆通过离合器连接到车身，该离合器取决于旋转方向且在一个旋转方向上传递扭矩并且在第二旋转方向上打开。

US 8936265 B2示出了用于机动车辆(特别是乘用车)的后轴，该后轴具有两个单独的车轮悬架，每个车轮悬架具有车轮支架并且以铰接的方式与该悬架连接，该车轮悬架还具有三连杆装置，该三连杆装置具有一个纵向连杆和两个横向连杆。两个横向连杆分别在车辆纵向方向上彼此相邻地布置。横向板簧装置连接到两个单独的车轮悬架，该横向板簧装置可以具有一个由纤维增强塑料制成的横向板簧。在此，该横向板簧装置可以通过摆动支座连接到车轮支架或阻尼柱上。

WO2015/003863 A1公开了一种用于机动车辆的车轮悬架，其具有两个车轮支架，这两个车轮支架在车辆横向方向上彼此相对地布置，并且每个车轮支架可以通过至少一个车轮引导连杆以铰接的方式连接到为其设置的主体。对于车轮支架从零位置的弹簧压缩和伸展运动，在这两个车轮支架之间延伸的横向板簧一方面可以在其两端之间的区域中连接到为其设置的主体上，另一方面，该横向板簧在其两个端部的区域中连接到相应配属的车轮悬架，其中所述弹簧在零位置处至少一个部分具有曲率。曲率设计成，如在平面图中所见，使得横向板簧从其中心开始沿行进方向弯曲或逆着行进方向弯曲。横向板簧可以设计为纤维复合材料部件。

KR 102005014031 A公开了一种车轮悬架，其中横向板簧用螺栓固定在车身的中央区域中并且在其两侧安装进弓形容纳部中。横向板簧的端部通过连接元件连接到相应的连杆单元，该连杆单元具有在纵向方向上伸展的部分和在横向方向上伸展的部分并且连接到轮架并形成下横向连杆。此外，车轮悬架通过上横向连杆连接到车身，减振器作用在上横向连杆上。

US 7 246 808 B2示出了一种用于车辆的车轮悬架，其具有两个车轴，这两个车轴通过多个板簧相对于车身在两侧弹起。这里，每个板簧在中心部分可旋转地安装在车身上，并且板簧的端部连接到车轴中的一个。每个车轴可以构造为连续的刚性轴，或者可以设置两个本质上刚性的轴部分，这些轴部分相对于车身可枢转地安装。

US 5251930 A公开了一种用于机动车辆的车轮悬架系统，该系统包括一对转向节部件和横向板簧，在该转向节部件上可旋转地保持车轮，横向板簧的相对端分别连接到转向节部件。紧固部件将横向板簧保持在两个保持点处，所述保持点位于板簧上，相对于车身在横向方向上彼此相距一定距离，从而允许横向板簧的横向运动，但是限制垂直运动。横向移动限制器允许板簧的垂直移动，但限制板簧相对于车身的横向移动。横向移动限制器包括连接机构，该连接机构耦接到位于连接到车身的两个保持点之间的板簧的一部分。

KR 102014078433A示出了机动车辆的横向板簧的附接件。在此，车轮支架分别连接到下横向连杆，下横向连杆又连接到横向板簧。在下侧，横向板簧通过橡胶元件在两个点处相对于车身支撑，而上侧支撑由轴承元件提供，该轴承元件可通过致动器在车辆的横向方向上调节。

鉴于所展示的现有技术，无论如何，借助于横向板簧将车轮附接到车身仍然提供改进的空间。这尤其涉及质量或重量、设计的复杂性和总成本。

发明内容

本发明所基于的目的是提供一种具有横向板簧的改进的车轮悬架。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的车轮悬架实现，其中从属权利要求涉及本发明的有利实施例。

应当注意，在以下描述中单独呈现的特征和措施可以以任何技术上有意义的方式彼此组合，并产生本发明的其他实施例。该描述另外表征和指定了本发明，特别是结合附图。

本发明提供了一种用于车辆的车轮悬架。车辆尤其可以是机动车辆，例如货车、运输车或客车。但是，例如，对于拖车的应用也是可能的。通常，涉及的是非转向轴的车轮悬架，例如后轴。

车轮悬架具有弹簧单元，该弹簧单元设计用于车轮相对于车身的弹簧悬架，并且具有沿Y轴延伸的板簧部分。这里，“车身”是车身壳体、底盘以及可能的相应车辆的副车架的总称，即通常形成簧载质量的那些部件。布置在车辆的相对侧上的车轮通过车轮悬架可移动地连接到车身。在此，弹簧单元用于车轮相对于车身的弹簧悬架，反之亦然。换句话说，由于至少一个车轮相对于车身的偏转，弹簧单元产生恢复力。为了执行该功能，弹簧单元至少间接地连接到车轮和车身。

在此，弹簧单元具有板簧部分，该板簧部分沿Y轴(即车辆的横向轴线)伸展。通常，至少在无负载状态下，板簧部分不一定平行于Y轴延伸，而是可以具有例如Y-Z平面内的弯曲。所有对车辆的X轴(纵向轴线)，Y轴(横向轴线)和Z轴(垂直轴线)的引用在这里和下面涉及车轮悬架的按预期安装的状态。相应地，“在X方向上”具有“在X轴方向上”的含义。板簧部分沿横向方向延伸，并且可以自身视为横向板簧。通常，在考虑板簧的情况下，通常是扁平设计，即其在X方向上的范围大于在Z方向上的范围，例如至少两倍或至少三倍。板簧部分的横截面可以是例如矩形的；然而也可以想到对其的偏离。横截面也可以沿着板簧部分变化，例如以这样的方式使得板簧部分朝向端部或朝向中心逐渐变细。

根据本发明，弹簧单元具有用于接收车轮的车轮支架部分，车轮支架部分设置在板簧部分的端侧并且设计成与其至少部分地成一体。车轮支架部分用于(可旋转地)接收车轮或至少间接地安装车轮，从而执行车轮支架的功能，在现有技术中，车轮支架作为单独制造的部件存在。相应的车轮支架部分通常具有用于接收车轮的轮毂的孔。此外，它可以具有例如制动器支承板，制动钳可以固定在该制动器支承板上。该制动器支承板也可以具有孔，例如通过该孔引导螺栓，制动钳通过该孔固定。然而，在根据本发明的车轮悬架中，这些车轮支架部分被制成与板簧部分至少部分地成一体。在最广泛的意义上，这意味着相应的车轮支架部分的至少一部分由与板簧部分相同的部件制成(其包括车轮支架部分的部分单独制造的可能性)。因此，车轮支架部分和板簧部分的至少一部分形成同一元件的整体部分。因此，相应的车轮支架部分经由板簧部分以弹簧的方式连接到车身。

根据本发明通过车轮连接和弹簧单元中的车轮弹簧安装的功能的集成获得了各种优点。一方面，可以简化生产和组装，因为不再需要两个单独的部件在尺寸方面彼此定制并且彼此连接。诸如轴承之类的连接元件是多余的，除了简化组装之外，还导致成本降低和重量或质量的减小。此外，通过板簧部分和车轮支架部分的整体设计，与通过轴承元件的传统连接相比，校正是无磨损的。

可选地，车轮支架部分可以通过诸如用于引导它的纵向和/或横向连杆之类的其他元件另外连接到车身并因此确保所连接的车轮的正确对准。这些连杆可以以传统方式连接到车轮支架部分，例如通过弹性轴承。但是，这些附加连接并非绝对必要。因此，弹簧部分也可以承受沿纵向方向作用在车轮上的力，由此纵向连杆可能是多余的。弹簧部分也承受横向力，这会使横向连杆变得多余。通过下面将讨论的避震器的阻尼柱可以实现外倾支撑。

如已经提到的，车轮支架部分的一部分可以与弹簧部分分开制造然后连接。此外，原则上可以设想，弹簧部分本质上由多个部件组成，这些部件单独制造然后彼此连接。然而，在这种情况下，每个车轮支架部分的至少一部分将与弹簧部分中的一个一体地制造。然而为了简化生产和组装以及重量和成本节省，优选的是，车轮支架部分和弹簧部分设计成完全一体的。换句话说，例如通过初步成形和/或成形，弹簧单元整体地(包括车轮支架部分和弹簧部分)以一个部件制成。

弹簧单元原则上可以由弹簧钢制成。特别是在减轻重量和尽可能自由的设计方面，优选的是，弹簧单元由复合材料制成。特别地，它可以至少部分地由纤维复合材料构成。这里相关的纤维复合材料是其中掺入纤维(例如玻璃纤维、碳纤维和/或芳族聚酰胺纤维)以增强聚合物基质(例如塑料或合成树脂基质)的所有材料。这里任选地可以掺入或添加不能分类为聚合物或纤维的其他颗粒、层或组分。复合材料的生产实际上允许通过单个初步成形步骤实现任何期望的设计。另外，例如可以通过引入的纤维或任选的其他元件的变化来建立局部不同的材料特性，使得板簧部分比车轮支架部分更具弹性。

关于将板簧部分附接到车身，提供了不同的可能性。根据一个优选实施例，板簧部分通过在Y方向上间隔开的两个轴承连接到车身。这里提供，设置在两个轴承之间的板簧部分的中央部件以自支撑的方式被引导。为了允许中央部件的可移动性并因此有效地将其插入弹簧功能中，优选的是，板簧部分可移动地安装。在此，相应的轴承尤其可以实现围绕X轴的至少有限的可旋转性。优选地还可以另外设置沿Y方向和/或Z方向的位移。因此，如果力在车轮支架部分或安装在车轮支架上的车轮和车身之间作用，则板簧部分可以以最佳方式变形。另外，如上所述双重连接的板簧部分带来了侧倾稳定性，结果是可以例如省去单独的稳定器。

特别地，轴承可以设计成具有弹性。在此，这些轴承也可以是复合轴承，例如橡胶-金属轴承。通常，弹性轴承具有至少一个弹性体元件，板簧部分通过该弹性体元件连接到车身并且可以由橡胶、硅树脂或其他弹性体组成。这种弹性轴承通常可以在不具有复杂的且因此成本密集的设计的情况下实现多个自由度。特别地，弹性轴承可以允许上述旋转和位移运动。

为了避免不希望的振动，通常需要车轮悬架具有至少一个避震器或减振器。在每种情况下，避震器优选地连接到车轮支架部分。在此可以理解的是一种避震器直接或间接地连接到车轮支架部分的设计形式，但同时要避免可能存在的任何连杆。避震器可以设计为例如液压阻尼器或空气弹簧阻尼器，但是也可以想到其他设计形式。在液压阻尼器的情况下，例如可以将阻尼管连接到车轮支架部分，而可相对于车轮支架移动的活塞杆连接到车身(或反之亦然)。

特别地，避震器可以刚性地连接到车轮支架部分。相应的连接可以设计为形状配合、力配合和/或整体结合的连接。当然，在每种情况下，仅避震器的一部分(例如阻尼缸)刚性连接，而另一部分(例如带活塞的活塞杆)可相对于其移动。

车轮可以仅通过板簧部分相对于车身弹起；换句话说，不需要其他弹簧元件。然而，在一些实施例中，它们可以以补充方式用于设定作用在相应车轮上的有效弹簧常数。根据这样的实施例，每个车轮支架部分通过辅助弹簧连接到车身。辅助弹簧可以设计为例如由弹簧钢或复合材料制成的螺旋弹簧。在此，作为弹簧阻尼单元的一部分，它可以同心地围绕上述避震器或者偏置于其上。如果上述避震器设计为空气弹簧阻尼器，它也可以作为辅助弹簧。使用辅助弹簧是有利的，即使在不同的车辆类型或变型中也可以使用同一个弹簧单元，通过选择合适的、匹配的辅助弹簧来实现弹簧特性的单独设定。可以理解的是，由于弹簧单元的板簧部分的存在，辅助弹簧可以设计得相对较小并且重量轻。

特别地，但非排他地，当由复合材料制造弹簧单元时，可以进行大量设计。例如，弹簧部分可以以钝角或直角打开到车轮支架部分中，从而在Y-Z平面内产生T形结构。根据另一优选实施例，每个车轮支架部分从弹簧部分开始在Z方向的一侧伸展。这对应于Y-Z平面内的L形结构。特别地，车轮支架部分可以从弹簧部分开始向上伸展。但是，它也可以向下延伸。选择哪种设计形式最终取决于不同的因素，例如板簧部分的可用安装空间。

从弹簧部分到车轮支架部分的过渡优选地形成为弯曲部分。换句话说，弹簧部分以弯曲的方式合并到车轮支架部分中，或反之亦然。与成角度过渡相比，这使得保持局部应力低可以实现，从而例如可以以节省材料并且因此更轻的方式配置弹簧单元的相应部分。此外，弯曲还可以设定刚度，以此在弹簧压缩和伸展运动期间，通过弹簧部分迫使车轮支架部分进入限定的拱形位置，其中该弹簧部分可以通过避震器的阻尼柱在上侧支撑。尽管弯曲过渡通常是有利的，但也可以是成角度的过渡。

下面参考附图中示出的示例性实施例更详细地解释本发明的进一步有利的细节和效果，其中：

附图说明

图1示出了根据本发明的车轮悬架在Y-Z平面中的局部剖视图；和

图2示出了根据本发明的车轮悬架在X-Y平面中的局部剖视图。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的部件总是具有相同的附图标记，因此它们通常也仅描述一次。

图1和2以高度示意性的方式示出了车轮悬架1的实施例的局部剖视图，该车轮悬架1可用于例如客车、运输车或货车中。在此，在每种情况下仅示出车轮悬架1的一半，该车轮悬架相对于车辆的中心平面M对称。在此，两个车轮2经由弹簧单元3连接到车身20。弹簧单元3整体由纤维复合材料一体形成，并且具有板簧部分3.1，该板簧部分在车辆宽度的主要部分上沿横向方向(即沿Y轴)伸展。在图1中，板簧部分3.1示出为直线形，更精确地平行于Y轴；然而，它也可以在X-Z平面内具有曲率，该曲率尤其根据静态或动态载荷而变化。如图所示，板簧部分3.1可以具有恒定的厚度(在Z方向上)和宽度(在X方向上)；但是，这些尺寸也可沿板簧部分3.1变化。

每个车轮2以已知的方式具有轮辋4和轮胎5。连接到轮辋4的是轮毂6，轮毂6容纳在弹簧单元3的孔隙中，更确切地说，在弹簧单元3的车轮支架部分3.3中，该车轮支架部分在端侧上与板簧部分3.1邻接。因此，相应的车轮2直接安装在弹簧单元3上，而不需要具备确保附接到弹簧部分3.1上的中间连接元件。车轮支架部分3.3与板簧部分3.1的整体设计简化了车轮悬架1的组装及其制造。此外，节省用于附接车轮支架部分3.3的连接元件(例如轴承)可以节省重量，这是特别有利的，因为车轮支架部分3.3是非簧载质量的一部分。为了确保车轮支架部分3.3和布置在其上的车轮2的引导，通常用于可移动地与车身20相连接的横向和/或纵向连杆是必需的，为了清楚起见，在图1和2中省略了这些连杆。制动钳8也布置在车轮支架部分3.3上，该制动钳例如可以用螺栓固定。制动钳8具有制动垫(未示出)，该制动垫与制动盘7相互作用，该制动盘又以旋转固定的方式与轮辋4相连接。

车轮支架部分3.3从板簧部分3.1开始沿Z轴向上伸展。板簧部分3.1和车轮支架部分3.3之间的过渡形成为弯曲部分3.2。因此，在车轮支架部分3.3相对于板簧部分3.1的相对运动期间可以使局部应力最小化，否则局部应力可能使弹簧单元3过载。

弹簧单元3经由在Y方向上间隔开的两个轴承15连接到车身20。为了确保板簧部分3.1和特别是设置在两个轴承15之间的中央部件3.4的更好的可移动性，轴承15设计成弹性的，其中板簧部分3.1容纳在两个橡胶元件16之间。这些橡胶元件16尤其允许围绕X轴的轻微旋转，这在车轮2的弹簧压缩运动期间是必需的。

为了抑制振动，车轮悬架1具有避震器9，该避震器的阻尼管10刚性地连接到车轮支架部分3.3，而活塞杆11连接到车身20。阻尼管10与车轮支架部分3.3的连接可以例如通过螺栓进行形状配合和/或力配合。螺旋弹簧12与避震器9同心设置。该螺旋弹簧用于车轮2相对于车身20的附加弹簧悬架，并在一定程度上改变由板簧部分3.1提供的有效弹簧常数。通过使用螺旋弹簧12作为辅助弹簧，可以在不改变弹簧单元3的情况下使该有效弹簧常数适应不同车辆类型或变型的需要。

附图标记列表：

1 车轮悬架

2 车轮

3 弹簧单元

3.1 板簧部分

3.2 弯曲部分

3.3 车轮支架部分

3.4 中央部件

4 轮辋

5 轮胎

6 轮毂

7 制动盘

8 制动钳

9 避震器

10 阻尼管

11 活塞杆

12 螺旋弹簧

15 轴承

16 橡胶元件

20 车身

M 中心平面

X X轴

Y Y轴

Z Z轴

Claims (10)

1.一种用于车辆的车轮悬架(1)，所述车轮悬架具有弹簧单元(3)，所述弹簧单元设计用于车轮(2)相对于车身(20)的弹簧悬架并且所述弹簧单元具有沿Y轴伸展的板簧部分(3.1)，

其特征在于：

所述弹簧单元(3)具有用于接收所述车轮(2)的车轮支架部分(3.3)，所述车轮支架部分布置在所述板簧部分(3.1)的端侧上并且所述车轮支架部分被设计成至少部分地与所述板簧部分一体化。

2.根据权利要求1所述的车轮悬架，

其特征在于：

所述车轮支架部分(3.3)和所述弹簧部分(3.1)设计为完全一体的。

3.根据权利要求1或2所述的车轮悬架，

其特征在于：

所述弹簧单元(3)由复合材料制成。

4.根据前述权利要求任一项所述的车轮悬架，

其特征在于：

所述板簧部分(3.1)通过在Y方向上间隔开的两个轴承(15)与所述车身(20)相连接。

5.根据前述权利要求任一项所述的车轮悬架，

其特征在于：

所述轴承(15)设计为弹性的。

6.根据前述权利要求任一项所述的车轮悬架，

其特征在于：

避震器(9)在每种情况下与所述车轮支架部分(3.3)相连接。

7.根据前述权利要求任一项所述的车轮悬架，

其特征在于：

所述避震器(9)刚性地与所述车轮支架部分(3.3)相连接。

8.根据前述权利要求任一项所述的车轮悬架，

其特征在于：

每个所述车轮支架部分(3.3)通过辅助弹簧(12)与所述车身(20)相连接。

9.根据前述权利要求任一项所述的车轮悬架，

其特征在于：

每个所述车轮支架部分(3.3)从所述弹簧部分(3.1)开始沿Z轴在一侧伸展，特别是向上伸展。

10.根据前述权利要求任一项所述的车轮悬架，

其特征在于：

所述弹簧部分(3.1)到所述车轮支架部分(3.3)的过渡形成为弯曲部分(3.2)。