CN107107696A - 包括板簧组件的车辆悬架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆悬架装置(10)，其包括具有至少两个板簧(11a；11b；11c)的板簧组件(11)，所述至少两个板簧(11a；11b；11c)在车辆中使用期间被布置成具有与所述车辆的纵向延伸基本一致的纵向延伸；所述悬架装置(10)包括弹簧夹紧单元(16，17，18)，该弹簧夹紧单元(16，17，18)将所述板簧(11a；11b；11c)连接到所述车辆中的轮轴(9)；并且其中，每个所述板簧(11a；11b；11c)均包括端部(18，21)，所述端部(18，21)被构造为紧固在车辆底盘中。此外，该弹簧夹紧单元(16，17，18)包括间隔部件(18)，该间隔部件(18)被构造为将所述板簧(11a；11b；11c)沿竖直方向或水平方向分隔开。

Description

包括板簧组件的车辆悬架

技术领域

本发明涉及一种车辆悬架装置，其包括至少两个板簧，所述至少两个板簧在车辆中使用期间被布置成具有与所述车辆的纵向延伸大致一致的纵向延伸；所述悬架装置包括弹簧夹紧单元，该弹簧夹紧单元将所述板簧连接到所述车辆中的轮轴；并且其中，每个所述板簧均包括端部，所述端部被构造为紧固在车辆底盘中。

背景技术

在重型商用车领域，存在着若干解决方案，这些方案涉及车辆轮轴相对于所述车辆的车架的悬挂。一种已知的解决方案是板簧，它通常用于轮式车辆的悬架。其他解决方案例如包括扭转弹簧和空气悬架装置。

特别地，在重型商用车领域，通常在车辆运行期间使用板簧来抑制每个轮轴相对于车架的运动。板簧是基于具有矩形横截面的一段大致弧形的钢。形成该弹簧的所述弧的中心点限定了该板簧跨越所述轮轴的位置。此外，板簧通常在其每个端部处附接到车辆底盘，并且还在所述中心点处附接到轮轴。通常，该弹簧的端部通过滑动附接件或钩环而附接到底盘，以便当它在使用期间被压缩时由于该板簧的伸长而吸收该板簧中的纵向运动。

已知设计出了一种具有多个分隔开的弹簧叶片的板簧装置。这种多叶片式弹簧装置广泛用于重型车辆，例如卡车、大客车和其他类似的车辆。而且，这种弹簧装置是有益的，因为它们具有稳固的设计并能够以有效的方式吸收来自车轮的纵向力和横向力。

另一方面，该板簧装置也有一些缺点，例如相对高的重量、高摩擦力、制动期间的卷绕倾向、以及刚度随着作用在该弹簧上的横向力而变化。

此外，板簧可以在从其附接到轮轴的点朝着其端部的方向上渐缩。制造这种渐缩的钢板簧的成本主要取决于材料成本，这是因为：为了满足减轻重量和舒适度更好的要求，板簧钢的等级不断提高，以使强度更高。

一种特殊类型的板簧是所谓的抛物线弹簧。这种弹簧装置由多个板簧组成，它们的长度基本相等并且被布置为形成抛物线。该弹簧装置被构造成使得所述板簧之间仅在其端部处和中心点处才存在接触，所述板簧该中心点处被夹紧到轮轴。适当地使用间隔元件以防止所述弹簧在除了中心点以外的其它点处接触。而且，当弹簧偏转时，所述板簧相对于彼此自由地纵向滑动。

关于已知的技术，可以注意到专利文献US49786公开了一种包括板簧装置的车辆悬架，该板簧装置具有以平行方式布置并沿竖直方向分隔开的两个叶片(leaves)。此外，所述叶片以使得它们在其端点处彼此连接的方式安装。

虽然存在先前已知的抛物线板簧装置，但仍然有如下的一般性需求：减少整个弹簧组件的总重量，因而也减少其成本，而不会以负面的方式影响其性能。对于改进的刚度和制动卷绕行为(brake wind-up behaviour)、以及高度的舒适度也有着高要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的车辆悬架装置，它尤其具有与重量减轻、刚度、舒适度和制动卷绕行为相关的优点。

根据本发明，该目的通过如下的车辆悬架装置来获得：该车辆悬架装置包括具有至少两个板簧的板簧组件，所述至少两个板簧在车辆中使用期间被布置成具有与所述车辆的纵向延伸大致一致的纵向延伸；所述悬架装置包括弹簧夹紧单元，该弹簧夹紧单元将所述板簧连接到所述车辆中的轮轴；并且其中，每个所述板簧均包括端部，所述端部被构造为紧固在车辆底盘中。此外，该弹簧夹紧单元包括间隔部件，该间隔部件被构造为将所述板簧沿竖直方向或水平方向分隔开。

通过本发明，获得了某些优点。首先，可以提及的是，与已知的装置相比，本发明可以减轻重量，因为它可以由两个或更多个板簧构成，所述板簧具有减小的叶片宽度，并且如上所述彼此间隔开地安装在同一弹簧封装中。换句话说，本发明比已知的装置更有效地利用了板簧材料，这导致重量的减轻。根据一实施例，通过本发明，重量减轻了约40％。

而且，根据本发明的装置与现有的装置相比具有增加的刚度，同时，由于板簧组件中的叶片的外侧之间的横向距离，仍然维持足够的横向力。特别地，根据本发明的装置具有改进的垂直刚度、扭转刚度和制动期间的卷绕刚度。

侧倾刚度提高的事实也意味着在悬架装置中对平衡杆的需求更少。这也是因为该板簧组件具有附接到车辆底盘的端部以及被夹紧到车辆轮轴的中间部分。

根据一个方面，所述间隔部件由大致均质材料构成，板簧延伸穿过该材料，由此，该间隔部件将所述板簧分隔开。

而且，根据一个方面，每个板簧包括用于将所述板簧紧固在所述底盘中的后弹簧孔眼和前弹簧孔眼，由此，所述后弹簧孔眼被紧固在一个公共点上，并且所述前弹簧孔眼被紧固在另一个公共点上。这有助于改善弹簧刚度并减轻重量。

根据另一方面，所述板簧组件包括至少一个上板簧和至少一个下板簧，所述上板簧和下板簧沿竖直方向间隔开地安装，其中，以水平面为参照，所述上板簧以相对于所述下板簧翻转过来的方式布置。

上板簧以相对于下板簧翻转过来的方式布置的事实意味着该悬架装置的卷绕刚度(即，制动扭转刚度)将增加。这是因为所述板簧将同时用作制动力反作用杆，以增加所述卷绕刚度。

根据另一方面，所述板簧包括三个板簧，其中的两个板簧沿水平方向间隔开地布置，并且其中，第三板簧与其余两个板簧沿竖直方向间隔开地布置。以水平面为参照，该第三板簧还以相对于其余板簧翻转过来的方式布置。

此外，所述板簧可以布置成沿着所述轮轴的顶侧延伸。根据又一方面，至少一个板簧横跨所述轮轴的顶侧延伸，并且至少一个板簧在所述轮轴的底侧下方延伸。

本发明特别适用于重型商用车，但通常也可用在需要抑制轮轴相对于车架的运动的任何车辆中。

附图说明

现在，将参考实施例并参考附图来描述本发明，其中：

图1示出了可应用本发明的车辆的侧视图；

图2示出了根据一实施例的车辆悬架装置的透视图；

图3是根据实施例的该装置的横截面图；

图4a和4b是根据一实施例的板簧组件的透视图；并且

图5是第二实施例的另一横截面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更全面地描述本公开的多个不同方面。然而，下文公开的装置能够以许多不同的形式实现，因此不应解释为仅限于本文所阐述的这些方面。

首先参照图1，示出了牵引车单元形式的商用车辆1的侧视图。车辆1包括底盘2和安装在底盘2上的驾驶室3。驾驶室3的下方是内燃机4，该内燃机4通过传动系5驱动一对驱动轮6，该传动系5包括离合器和变速器(未示出)。

内燃机4与排气***7相关联，该排气***7被布置成将废气排到大气中。驾驶室3还由一对可转向的前轮8支撑。前轮8安装在附接到车辆悬架装置10的前轮轴9上。此外，悬架装置10包括两个板簧组件，其中，图1中仅有一个板簧组件11是可见的。板簧组件11由前弹簧附接件12和后弹簧附接件13支撑，以便连接到车架2。如图1所示，板簧组件11也通过空气弹簧或波纹式空气箱14连接到车架2。

现在，将参照图2与图3一起更详细地描述悬架装置10。首先，应该注意，图2是示出了第一和第二板簧组件11、11’的透视图，其中，第一板簧组件11对应于图1所示的板簧组件。以下对第一板簧组件11的描述也适用于第二板簧组件11′。

根据一实施例，板簧组件11由三个抛物线板簧形成，这三个抛物线板簧沿着车辆的纵向方向彼此大致平行地延伸并且也横跨前轮轴9延伸。应当注意，图1将板簧组件11示出为单个封装件(single package)，但它由三个板簧组成，如下文将参照图3、4a和4b更详细地描述的。

如图2所示，板簧组件11沿着在前轮轴9上方延伸的板簧组件11的部分15被夹紧到前轮轴9上。更准确地说，板簧组件11利用U形螺栓夹紧装置16和弹簧中心螺栓17夹紧到前轮轴9上。

图3中也示出了弹簧中心螺栓17，图3是朝向轮轴9在车辆的纵向方向上截取的第一板簧组件11的横截面图。图3示出了三个抛物线板簧11a、11b、11c的横截面图，它们被一起表示为图2中的单个板簧组件11。此外，弹簧中心螺栓17被布置成穿过第一板簧11a并牢牢地锚固在轮轴9中。根据本实施例，这三个板簧11a、11b、11c被构造成使得它们以如下方式保持分隔开：其中，第二板簧11b和第三板簧11c沿水平方向分隔开，而第一板簧11a被布置成沿竖直方向与第二和第三板簧11b、11c分隔开。这通过沿着板簧组件11的上述部分15(也参见图2)布置的间隔部件18来实现。间隔部件18由大致均质的材料形成，板簧11a、11b、11c延伸穿过该材料。以此方式，间隔部件18将根据期望的构造而将板簧11a、11d、11c分隔开。根据一实施例，间隔部件18由钢或铝构成，并且被构造为将板簧11a、11b、11c保持在其固定位置。

根据本实施例，所有三个板簧11a、11b、11c都由抛物线板簧构成。参见图4a和4b，分别以拆解和组装方式示出了板簧组件11的简化透视图。图4a示出了第一板簧11a与第二和第三板簧11b、11c沿竖直方向分隔开并且第二和第三板簧11b、11c彼此沿水平方向分隔开，如上所述。

此外，第一板簧11a以与第二和第三板簧11b、11c呈镜像(即，翻转过来)的方式布置(相对于水平面而言)。这意味着，由第一板簧11a限定的抛物线曲线与由第二和第三板簧11b、11c限定的抛物线曲线是相反的。以这种方式，卷绕刚度(wind-up stiffness)将增大。

总而言之，板簧组件11包括至少两个(但优选包括三个)板簧11a、11b、11c，它们在车辆1中使用期间被布置成具有与车辆的纵向延伸基本一致的纵向延伸。在组件11的被夹紧到前轮轴9上的区域15中，三个板簧11a、11b、11c通过间隔部件18沿竖直方向和水平方向保持分隔开，如图3所示。

板簧组件11通过弹簧夹紧单元附接到轮轴9，该弹簧夹紧单元可以说由间隔部件18以及U型螺栓夹紧装置16和弹簧中心螺栓17构成。

此外，如图4b所示(并且也如图2所示)，每个板簧11a、11b、11c的前端部和后端部分别被锚固在公共位置上。更精确地，参照图2，可以注意到该板簧组件11具有前端部19，该前端部19限定有前弹簧孔眼20，该前弹簧孔眼20经由弹簧钩环连接件21附接到前弹簧附接件12。而且，板簧组件11具有后端部22，该后端部22限定有后弹簧孔眼23，该后弹簧孔眼23附接到后弹簧附接件13。这意味着所有三个板簧11a、11b、11c(见图4b)在前弹簧附接件12和后弹簧附接件13中均连接到同一个公共锚固点。如参照图1所示的，前弹簧附接件12和后弹簧附接件13附接到车辆的底盘。

板簧11a、11b、11c中的每一个可以制造成宽度远小于板簧组件11的总宽度。这种宽度的减小使得：与现有技术的板簧组件相比，能够制造出重量大大减轻的板簧组件11，同时仍保持该组件11的所需的垂直刚度。而且，由于每个板簧11a、11b、11c将并排工作并且还在该组件11的前端部和后端部中安装到同一个连接点，侧向刚度也得到了维持。而且，根据本实施例的板簧11a、11b、11c将由于垂直刚度、扭转刚度和制动卷绕刚度而被更有效地使用。

通常，板簧组件可包括至少一个上板簧和至少一个下板簧，其中，上板簧和下板簧沿竖直方向间隔开地安装，并且其中，参照水平面而言，上板簧以相对于下板簧翻转过来的方式布置。

根据一实施例，如图2-4所示的板簧组件11包括三个板簧11a、11b、11c，其中两个板簧11b、11c沿水平方向间隔开地布置，并且第三板簧11a与其余两个板簧11b、11c沿竖直方向间隔开地布置。此外，以水平面为参照，第三板簧11a还以相对于其余两个板簧11b、11c翻转过来的方式布置。

除了本发明的涉及整个板簧组件11的重量减轻的优点之外，由于增加了刚度和提高了调校该板簧组件11的可能性，每个板簧能够被更有效地使用。特别地，在整个板簧组件的组装期间(即，当这些板簧的端部别安装到前弹簧孔眼和后弹簧孔眼中时)，可以通过对上板簧和下板簧进行偏置将内部力引入到上板簧和下板簧之间，。

结果，由于下板簧和上板簧二者之间的力分布，卷绕刚度增加了。此外，由于弹簧钢被进一步分开放置并且还通过使上板簧直接在其弹簧孔眼中承受扭转载荷，获得了提高的扭转刚度(即，围绕沿着该板簧组件限定的旋转轴线)。最后，可以调整上板簧和下板簧的典型运动行为(kinematic behaviour)，使得所谓的“罗斯点”(即，弹簧的旋转中心)的位置将对垂直刚度产生中性影响(neutral effect)，或者使板簧组件的垂直刚度和卷绕刚度具有改进的特性。

如图3所示，板簧11a、11b、11c布置成使得它们都沿着轮轴9的顶侧延伸。然而，参考图5，示出了一个替代实施例，其中，板簧组件11′相对于轮轴9以另一种方式设置。更确切地说，如图5所示，两个板簧11a′和11b′在轮轴9的顶侧上方延伸，而第三板簧11c′在轮轴9的底侧下方延伸。

如前文参照图3所述的，根据图5的实施例是基于以下原理：所述板簧中的一个(即第三板簧11c′)沿竖直方向与第一和第二板簧11a’、11b’间隔开地安装，其中，第一和第二板簧11a’、11b’也沿水平方向间隔开。为此，图5所示的实施例包括间隔部件18，该间隔部件18被构造成根据需要在竖直方向或水平方向上将这些板簧11a’、11b’、11c′分隔开。本实施例还包括弹簧中心螺栓17′，与图3中的实施例相反，需要从轮轴9的下方接近该弹簧中心螺栓17′。

此外，以水平面为参照，下板簧11c′以相对于上板簧11b’、11c翻转过来的方式布置。然而，与图3所示的实施例相比，根据图5的板簧组件11″是基于以下原理：第一和第二板簧11a’、11b’横跨轮轴9的顶侧定位，而第三板簧11c′在轮轴9的底侧下方延伸。此外，以水平面为参照，第三板簧11c′以相对于第一和第二板簧11a’、11b’翻转过来的方式布置。

安装在轮轴9上方的两个板簧11a’、11b’将与第三板簧11c′一起作为反作用杆(reaction rod)工作，以与图3所示的实施例相同的方式提供增加的卷绕刚度。

本发明不限于上述实施例，而是可以在所附权利要求的范围内进行修改。例如，本发明可用于需要相对于车架悬挂轮轴的任何类型的车辆。而且，可以在权利要求书的范围内使用各种数量和构造的板簧。

Claims (9)

1.一种车辆悬架装置(10)，其包括具有至少两个板簧(11a；11b；11c)的板簧组件(11)，所述至少两个板簧(11a；11b；11c)在车辆中使用期间被布置成具有与所述车辆的纵向延伸基本一致的纵向延伸；所述悬架装置(10)包括弹簧夹紧单元(16，17，18)，所述弹簧夹紧单元(16，17，18)将所述板簧(11a；11b；11c)连接到所述车辆中的轮轴(9)；并且其中，每个所述板簧(11a；11b；11c)均包括端部(18，21)，所述端部(18，21)被构造为紧固在车辆底盘中，其特征在于，所述弹簧夹紧单元(16，17，18)包括间隔部件(18)，所述间隔部件(18)被构造为将所述板簧(11a；11b；11c)沿竖直方向或水平方向分隔开。

2.根据权利要求1所述的车辆悬架装置(10)，其特征在于，所述间隔部件(18)由大致均质材料构成，所述板簧(11a；11b；11c)延伸穿过该材料，由此，所述间隔部件(18)将所述板簧(11a；11b；11c)彼此分隔开。

3.根据权利要求1或2所述的车辆悬架装置(10)，其特征在于，每个所述板簧(11a；11b；11c)均包括后弹簧孔眼(23)和前弹簧孔眼(19)，用于将所述板簧(11a；11b；11c)紧固在所述底盘中，由此，所述后弹簧孔眼(23)被紧固在一个公共点上，并且所述前弹簧孔眼(20)被紧固在另一个公共点上。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆悬架装置(10)，其特征在于，所述车辆悬架装置包括至少一个上板簧(11a)和至少一个下板簧(11b；11c)，所述上板簧和下板簧被沿竖直方向间隔开地安装，其中，以水平面为参照，所述上板簧(11a)以相对于所述下板簧(11b；11c)翻转过来的方式布置。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的车辆悬架装置(10)，其特征在于，所述车辆悬架装置包括三个板簧(11a，11b，11c)，其中的两个板簧(11b，11c)被沿水平方向间隔开地布置，并且其中，第三板簧(11a)与其余两个板簧(11b，11c)沿竖直方向间隔开地布置；以水平面为参照，所述第三板簧(11a)还以相对于其余板簧(11b，11c)翻转过来的方式布置。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆悬架装置(10)，其特征在于，所有板簧(11a，11b，11c)沿着所述轮轴(9)的顶侧延伸。

7.根据权利要求1-5中的任一项所述的车辆悬架装置(10)，其特征在于，至少一个板簧横跨所述轮轴(9)的顶侧延伸，并且至少一个板簧在所述轮轴(9)的底侧下方延伸。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆悬架装置(10)，其特征在于，所述板簧(11a；11b；11c)由抛物线弹簧构成。

9.一种车辆，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的悬架装置(10)。