CN106956557A - 用于具有螺旋弹簧的车轮悬架的改进的弹簧垫 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹簧垫(1)，该弹簧垫(1)设置在车轮悬架的螺旋弹簧(2)的末端卷曲(5)和弹簧板(6)之间，该卷曲限定卷绕的弹簧端部，该弹簧板(6)支撑所述螺旋弹簧(2)，该弹簧垫(1)具有层状结构，该层状结构具有在它们的刚度方面不同的至少两个材料层(3、4)，其中与螺旋弹簧相连的第一材料层(3)具有比与弹簧板相连的第二材料层(4)更高的刚度，并且其中第一材料层(3)是层状结构的外部材料层，该外部材料层设置为抵靠螺旋弹簧的末端卷曲(5)的邻接设置。

Description

用于具有螺旋弹簧的车轮悬架的改进的弹簧垫

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有螺旋弹簧的车轮悬架的弹簧垫。

背景技术

车辆——特别是机动车辆——通常设置有车轮悬架***，以便减少从道路表面到车辆乘员的振动的传递。这种悬架***通常具有一个或多个减震器、悬架支柱或弹簧以及其组合。通常用在车辆悬架中的一种类型的弹簧是具有纯轴向力作用的螺旋弹簧。然而，特殊的螺旋弹簧也是已知的，并且除了在轴向方向上的拉伸力或压力之外，还可以在横向方向上产生力。例如，这种弹簧与麦克弗森悬架支柱一起使用，以便通过作用在螺旋弹簧的横向方向上的力来减小减震器的滑动导轨上的摩擦。例如，还可以通过下部弹簧板实现横向力作用，悬架支柱上的螺旋弹簧被支撑抵靠该下部弹簧板，不是相对于悬架支柱同心地安装，而是在悬架支柱上具有横向偏移。

弹簧板用在螺旋弹簧中，以便确保各自螺旋弹簧的末端卷曲的正确配合。通常，弹簧板被设置为实施各自螺旋弹簧的弹簧端部的外部或内部定中心。根据各自螺旋弹簧在这种情况下是被构造有以平面方式施加的弹簧端部还是倾斜端部，各自接收区域为此也相应地被构造在弹簧板中。一个问题是螺旋弹簧的支撑区域中的水分的积聚和污物的沉积。这是因为在螺旋弹簧卷绕在弹簧板上的情况下，污物和水分的积聚在该区域中可能导致对各自螺旋弹簧的涂漆表面的损坏，从而增加了腐蚀和由此带来的弹簧断裂的风险。为此，通常以弹性体材料形式的塑料材料的弹簧垫因此被使用，并且使螺旋弹簧相对于弹簧板隔离。

US 7,490,818 B2公开了根据权利要求1的前序部分的弹簧垫，其中参照JP-A-2002-130351的引言部分，其公开了一种具有嵌入橡胶材料中的金属芯的弹簧垫。US 7,490,818 B2进一步公开了一种橡胶的单层弹簧垫，其在弹簧板的侧面设置有凹部，该凹部以均匀的方式分布在周边上，以便改进其弹性性能。

US 4,778,162 A、KR 100828788 B1、US 7,562,888 B2进一步公开了弹性体材料的单层弹性垫。

这些弹簧垫通常具有这样的缺点，即它们不能最佳地适应于由末端卷曲的几何形状引起的并且因此不能以均匀的方式在卷曲的周边方向上延伸的力分布，并且弹性体材料的部分过载因此可能发生，以使最迟在车辆的操作期间其弹性性能变差并且导致通常使车辆乘员感到不舒服的噪声。由车轮悬架的结构确定的螺旋弹簧的原始力作用——例如纯轴向力作用——不能在操作期间保持。

发明内容

针对现有技术的缺点的背景，本发明的目的是提供一种弹簧垫，该弹簧垫经受较少的磨损、改进螺旋弹簧的力作用线并且特别地确保螺旋弹簧的预定力作用以永久的方式更好地保持。

根据本发明，该目的用具有权利要求1的特征的弹簧垫来实现。

应当注意的是，在以下描述中单独陈述的特征和措施可以以任何技术上有利的方式彼此组合并且陈述本发明的其它实施例。该描述特别地结合附图额外地表征且具体说明本发明。

本发明涉及一种设置在车轮悬架的螺旋弹簧和支撑螺旋弹簧的弹簧板之间的弹簧垫，其中它可以是例如与车辆结构相关联且因此远离车轮的弹簧板或与车轮相关联且因此靠近车轮的下部弹簧板。

根据本发明的弹簧垫被设置用于螺旋弹簧的末端卷曲之间的邻接设置，该卷曲限定卷绕的弹簧端部，并且大体上具有例如环形形状。

根据本发明的弹簧垫具有层状结构，该层状结构具有在刚度方面不同的至少两个材料层。根据本发明，至少两个材料层在其刚度方面不同，其中第一材料层具有比第二材料层显著更大的刚度。即，第二材料层具有比第一材料层显著更大的弹性。术语“刚度”旨在表明例如用于层的材料的特定刚度，或者例如除此之外还由层的几何形状确定的扭转刚度，其中参照本发明以便确定对应于螺旋弹簧的力作用的路径的力作用方向的刚度。

根据本发明，第一材料层与螺旋弹簧的末端卷曲相关联并且根据本发明邻近末端卷曲而设置，而根据本发明，第二、更弹性材料层与弹簧板相关联，例如非常靠近弹簧板旁边或邻近弹簧板而设置。

根据本发明提供的更刚性的第一材料层确保力分布，即，扩展的力引入和因此较低的压力以及在位于其下方的更弹性的第二材料层中的减小的弹性变形。即，由螺旋弹簧的力引入不仅更大范围地施加在位于其下方的更弹性的材料层中并且防止在卷曲正下方的局部过载，而且位于更弹性的材料层的上方的更刚性材料层确保尺寸稳定性和因此弹性阻尼、振荡阻尼和因此弹簧垫的防噪性能的长久保持。

优选地，第二材料层设置为在弹簧垫的周边方向上延伸，而第一材料层仅部分地设置在弹簧垫的周边方向上，以便以选择性的方式局部地调整第二材料层的弹性作用和/或调整螺旋弹簧的力作用线。例如，第二材料层形成具有中心孔和以环形方式延伸且径向向外突出的突起的套筒。第一材料层有利地以分段方式简单地构造，即，设置为类似第二材料层上的分段嵌体。

优选地，第一材料层的刚度低于用于螺旋弹簧的弹簧钢的值，以便用该材料还产生螺旋弹簧和弹簧板之间的振荡的阻尼，但最重要的是防止螺旋弹簧通过在螺旋弹簧和弹簧垫之间的接触位置处的弹簧保护涂层的磨损而腐蚀。

优选邻接弹簧板的第二材料层的低水平的刚度实现由螺旋弹簧产生的力和振荡的阻尼，以便防止它们被引入到连接到弹簧板或车轮悬架部件的车辆结构中，该车轮悬架部件连接到弹簧板，例如悬架支柱、减震器、车轮导向连杆，车轮托架等等。

第一材料层主要具有通过在表面上以更均匀的方式分布的力引入以便防止第二材料层的局部过载来稳定第二材料层的形状的功能。因此，在长期操作期间，防止弹簧垫的变化和螺旋弹簧的力的作用的变化，特别是穿透位置的定位的变化。穿透位置旨在被理解为由弹簧板限定的平面中的位置，其中力的施加线在该位置通过该平面。

由于根据本发明的弹簧垫的第一或第二材料层的刚度或弹性和/或厚度的选择，在螺旋弹簧的轴向和横向方向上的螺旋弹簧/弹簧板装置的期望的支撑和阻尼行为可以以期望的方式被影响且被预定。

在这种情况下，根据本发明的弹簧垫实现在螺旋弹簧和弹簧板之间作用在螺旋弹簧的轴向方向上的力和作用在螺旋弹簧的横向方向上的力(即，作用在螺旋弹簧的径向方向上的力)的传递，因为第一、更刚性材料层由于其固有刚度而减小了径向方向上第二材料层的可移动性。

优选地，提供第一材料层的厚度在卷绕弹簧端部的周边方向上的改变。在这种情况下，厚度涉及与螺旋弹簧的几何中心线平行的方向。这种变化可以是非恒定的，即，不连贯的。通过厚度的变化，例如实现了螺旋弹簧的压力路径的调节，并且厚度自身根据螺旋弹簧的末端卷曲的几何形状和斜度在周边方向上确定。因此，例如，在卷曲的路径方向上从螺旋弹簧的末端卷曲通常不均匀的力路径不仅可以通过根据本发明的弹簧垫“平滑”，而且其可以进一步确保力作用线的穿透位置位于螺旋弹簧的几何中心线上或接近该线。

本发明的有利实施例设定，第一材料层的厚度以从周边部分向直径上相对的周边部分增大或减小。例如，邻接第二材料层的第一材料层的接触面被不平行地构造，而是相对于邻接末端卷曲的第一材料层的接触面倾斜。这使弹簧垫能够适应于末端卷曲的几何形状和力分布。

优选地设定，第一材料层的厚度在弹簧垫的一周边部分中最大，该周边部分是与设置为抵接末端卷曲的卷曲端部的弹簧垫周边部分在直径上相对的周边部分。这是因为已经确定的是，在卷曲端部的区域中，弹簧垫上的压力负荷低，并且在直径上相对的周边部分特别高，因此在后一周边部分中，第一、更刚性材料层是特别有效的。

在本发明的另一个优选实施例中，第一更刚性材料层由金属材料或塑料材料——优选纤维增强塑料材料——构成，以使相比之下实现高水平的刚度。

在本发明的又一优选实施例中，第二、更弹性材料层由弹性体材料制成。弹性橡皮(比如橡胶或聚氨酯)优选用作第二材料层的弹性体材料。

第一材料层可以被定位在第二材料层上，即，还以松散的方式定位。还可能的是，第一材料层被第二材料层(组分)包围，其中包围部还可以以这样的方式构造，以使第一材料层的支撑区域相对于末端卷曲没有包围部。本发明的又一有利的实施例设定，第一材料层以物质接合的方式连接到第二材料层。两个材料层例如可以彼此粘结或硫化，这确保了在两个材料层的整个接触面上均匀的力分布。根据另一变型，第一材料层可以例如通过包覆成型嵌入在第二材料层中，这类似于上述包围部，其中也可以提供无包覆成型的支撑区域。由于物质接合连接，特别是在弹簧垫的径向方向上实现从一个材料层到另一个材料层中的力的均匀引入。

根据依据本发明的弹簧垫的优选实施例，第一材料层的径向范围大于在该径向范围的方向上末端卷曲的弹性强度。术语“径向”旨在指的是相对于螺旋弹簧的几何中心线垂直的方向。由于相对于末端弹簧卷曲扩展的第一材料层，实现向第二材料层中的更好、更均匀的力引入。

根据另一个有利的实施例，第二材料层相对于横向方向以强制联锁的方式与弹簧板接合，以便防止弹簧垫在横向方向上在弹簧板上滑动。例如，提供第二材料层与支撑轴环的强制联锁接合，该支撑轴环至少部分地在弹簧板的周边处在弹簧板上形成，并且弹簧垫能够在径向上支撑抵靠支撑轴环。供选择地或另外，弹簧板和第二材料层之间的强制联锁接合也可以例如通过弹簧板侧的突起(例如销)产生，该突起接合在第二材料的相应的凹部中，反之亦然。此外，弹簧板的内部定中心还可以产生弹簧板和第一和/或第二材料层之间的强制联锁接合。

根据本发明的用于车辆——特别是用于机动车辆——的车轮悬架包含弹簧板和抵靠弹簧板支撑的螺旋弹簧。根据本发明，根据上述实施例中的一个的弹簧垫被***或被设置在弹簧板和螺旋弹簧之间。关于以这种方式构造的车轮悬架的优点、效果和性质，可以参照根据本发明的弹簧垫的上述优点、效果和性质，其因此可以转移给根据本发明的车轮悬架。

本发明的其它有利实施例在从属权利要求和以下附图的描述中公开，其中：

附图说明

图1是使用不是根据本发明的弹簧垫产生的力分布和相关联的力作用线的示意性3D视图；

图2是根据本发明的车轮悬架的详细剖视图，以及

图3是使用根据本发明的弹簧垫产生的力分布和相关联的力作用线的示意性3D视图。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的部件总是给予相同的附图标记，因此它们通常也只描述一次。

图2示出了根据本发明的车轮悬架的细节。车轮悬架包含螺旋弹簧2，其中仅螺旋弹簧2的下部被示出，其具有下部末端卷曲5。在由末端卷曲5限定的卷绕弹簧端部中***根据本发明中的弹簧垫1，通过该弹簧垫1，螺旋弹簧2被支撑在与机动车辆的车轮(未示出)相关联的弹簧板6上。

弹簧板6具有周边支撑轴环7，以便例如以强制联锁的方式将弹簧垫1接收在弹簧板6中。弹簧垫1通过两个材料层——即第一材料层3和第二材料层4——的分层结构制成。两个材料层3、4可以物质上是一体的，即，例如通过粘合剂彼此连接。第一材料层3具有比第二材料层4更高的刚度。第二材料层4形成具有中心孔8的套筒，用于接收未示出的减震器。

第一材料层3可以例如包含金属、塑料材料或复合纤维材料。第二材料层4可以包含弹性体材料，即，例如橡胶。

第二材料层4进一步形成完整的周边突起14，其从套筒的外侧径向突出并且提供用于螺旋弹簧2的末端卷曲5和弹簧板6之间的设置，其中提供弹簧垫1的一周边部分，在该周边部分中第二材料层4邻接螺旋弹簧2和弹簧板6，这种情况例如在图2的左侧所示。

第一、更刚性的材料层3不是沿着突起14在整个周边上延伸，而是设置在弹簧垫1的一周边部分，在该周边部分中，当在力作用线9的方向上观察时，第一材料层3邻近螺旋弹簧2的末端卷曲5并且在其与第二材料层4之间设置。由于相对于末端卷曲5的弹性强度的其较大径向范围，相比于不具有第一材料层3的直径上相对的周边部分的单个箭头11，它确保旨在通过多个箭头10所示的对第二材料层4中更低的压力和更大范围的力引入。同时，对于力作用线的下部穿透位置P，位于螺旋弹簧2的几何中心线上可以是可能的。

参照图1和图3，与不根据本发明(图1)的弹簧垫相比，图2旨在示出了根据本发明的弹簧垫的作用。

在这种情况下，图1示出了在弹性体材料的单层弹性垫中产生的力分布12，单层弹性垫被设置在螺旋弹簧2的下部末端卷曲5和未示出的弹簧板之间。力分布12在周边方向上具有显着的波动，以使力作用线9具有下部穿透位置P2，与上部穿透位置P1相比，下部穿透位置P2偏离螺旋弹簧2的几何中心线，从而损害弹性作用。

如图1所示，在与末端卷曲5的端部直径上相对的力施加的周边部分处的力引入特别高。这个缺点通过根据图2的本发明的弹簧垫的两层结构避免，如图3可以看见。由于仅仅设置在特别是在高施加力的区域中的部分上的刚性材料的第一材料层3，在周边方向上的力分布13可以是均匀的，并且下部穿透位置P2和力作用线9可以与螺旋弹簧2的几何中心线对准。

附图标记列表

1 弹簧垫

2 螺旋弹簧

3 第一层

4 第二层

5 末端卷曲(Windung)

6 弹簧板

7 支撑轴环

8 中心孔

9 力作用线

10 在第一层下方的周边部分中的第二层中的力分布

11 没有第一层的周边部分的第二层中的力分布

12 没有第一层的不是根据本发明的弹簧垫中的力分布

13 具有在周边方向上局部设置的第一层的根据本发明的弹簧垫中的力分布

14 径向突出、周边突起

P 穿透位置

P1 上部穿透位置

P2 下部穿透位置

Claims (10)

1.一种弹簧垫(1)，所述弹簧垫(1)设置在车轮悬架的螺旋弹簧(2)的末端卷曲(5)和弹簧板(6)之间，所述卷曲限定卷绕的弹簧端部，所述弹簧板(6)支撑所述螺旋弹簧(2)，所述弹簧垫(1)具有层状结构，所述层状结构具有在它们的刚度方面不同的至少两个材料层(3、4)，其中与所述螺旋弹簧相连的第一材料层(3)具有比与所述弹簧板相连的第二材料层(4)更高的刚度，并且其中所述第一材料层(3)是所述层状结构中设置为抵靠所述螺旋弹簧的所述末端卷曲(5)邻接设置的外部材料层。

2.如权利要求1所述的弹簧垫(1)，其中所述第二材料层(4)被设置为在所述弹簧垫(1)的周向方向上延伸，而所述第一材料层(3)在所述弹簧垫的所述周边方向上仅局部地设置。

3.如前述权利要求中任一项所述的弹簧垫(1)，其中所述第一材料层(3)由金属材料或塑料材料构成，所述塑料材料比如为纤维增强塑料材料。

4.如前述权利要求中任一项所述的弹簧垫(1)，其中所述第二材料层(4)是所述层状结构中设置为抵靠所述弹簧板(6)邻接设置的外部材料层。

5.如前述权利要求中任一项所述的弹簧垫(1)，其中所述第一材料层(3)的厚度在所述弹簧垫(1)的如下周边部分中最大，即，设置为抵接所述末端卷曲(5)的所述卷曲端部的所述弹簧垫(1)的周边部分的直径上相对的周边部分。

6.如前述权利要求中任一项所述的弹簧垫(1)，其中所述第一材料层(3)的径向范围大于所述末端卷曲(5)在径向方向上的弹性强度。

7.如前述权利要求中任一项所述的弹簧垫(1)，其中所述第二材料层(4)由弹性体材料制成。

8.如前述权利要求中任一项所述的弹簧垫(1)，其中所述第一材料层(3)和所述第二材料层(4)以物质接合的方式彼此连接。

9.如前述权利要求中任一项所述的弹簧垫(1)，其中所述第二材料层(3)相对于横向方向以强制联锁的方式与所述弹簧板(6)接合。

10.一种用于车辆的车轮悬架，所述车轮悬架具有弹簧板(6)和抵靠所述弹簧板(6)支撑的螺旋弹簧(2)，其中根据前述权利要求中任一项所述的弹簧垫(1)设置在所述弹簧板(6)和所述螺旋弹簧(2)之间。