CN107208723A - 用于车辆的弹簧 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弹簧、尤其是板簧(1)，该弹簧用于结合车辆使用，该弹簧包括：中间区域(2)，所述中间区域(2)具有中轴线(3)；以及包括两个边缘区域(4)，所述边缘区域(4)分别具有一个端部区域(5)。在未受载状态中，至少一个邻接于中间区域(2)的边缘区域(4)具有第一弯曲区域(6)，该第一弯曲区域具有第一弯曲方向和第一顶点(7)，其中所述第一顶点(7)位于所述中轴线(3)的一侧。该边缘区域(4)在朝向其端部区域(5)的方向上具有第二弯曲区域(8)，该第二弯曲区域具有第二弯曲方向和第二顶点(9)，其中所述第二弯曲方向与第一弯曲方向相反，并且所述第二顶点(9)位于中轴线(3)的与第一顶点(7)相对置的一侧。

Description

用于车辆的弹簧
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的弹簧、尤其是板簧。
背景技术
在车辆制造中已知，使车辆的车轮和车身彼此相对弹性运动。尤其是在非常大和重的车辆中，为此使用板簧，因为通过简单的结构覆盖了各种各样的负载要求。此外，板簧可以简单地维护并且在损坏时又可以简单地修复。
由现有技术已知，将板簧设计为两件式的，其中，例如在没有负载的运行中或者在低负载的运行中，第一部件承担较小的力，并且例如当配备有板簧的车辆在高负载下时，第二部件支撑地作用。通过两个部件的这种组合，实现了弹簧特征曲线有利的变化。然而，当第二弹簧部件作用时，过渡是跳跃式的，这对配备有这种两件式弹簧的车辆的行驶特性有不利影响。弹簧特征曲线具有弯折位置，该弯折位置尤其是对车辆的行驶特性有不利影响。
此外，这种两件式的板簧具有比一件式的实施方式高很多的重量，这对配备有这种弹簧的车辆的能耗有不利影响。此外，车辆的总重量增加，由此允许的最高负载降低。
为了使过渡更平稳，由现有技术已知的是：替代两件式的弹簧结构，使用多件式的弹簧结构。然而，由此一方面无法实现真正渐进的弹簧特征曲线。另一方面，已知的由弹簧高的自重引起的问题被放大。
由DE102013107889A1已知一种一件式的、具有渐进的特征曲线的板簧。该弹簧可以缓冲出现的竖向力分量。然而不利的是：无法缓冲出现的水平力分量。这尤其在车辆制动时是不利的，因为弹簧在制动过程中压缩，由于此时出现的水平力分量提高了弹簧断裂的风险。
为了能够使弹簧的长度变化(尤其是在制动时)在出现水平力分量时被抵消，已知的是：弹簧(通常为弹簧在安装位置中的后端部)通过可枢转地设置于车辆底盘上的吊耳与车辆底盘连接。弹簧的另一端部通常位置固定地与车辆底盘连接。吊耳意味着如下缺点：必须安装带有附加重量的附加构件。
发明内容
因此，本发明的目的在于，克服上述缺点。
按照本发明，所述目的通过具有权利要求1特征的弹簧得以实现。
按照本发明的弹簧的优选的和有利的实施方式是从属权利要求的内容。
按照本发明的弹簧的特征在于，在未受载状态中，至少一个邻接于中间区域的边缘区域具有沿着第一弯曲方向的弯曲部以及第一顶点(第一弯曲区域)，其中，所述第一顶点位于中轴线的一侧，并且该边缘区域在朝向其端部区域的方向上具有沿着第二弯曲方向的弯曲部以及第二顶点(第二弯曲区域)，其中所述第二弯曲方向与第一弯曲方向相反，并且所述第二顶点位于中轴线的与第一顶点相对置的一侧。
通过弹簧的上述几何形状得到各种不同的优点：
按照本发明制造的弹簧可以具有高度非线性的、尤其是渐近的特征曲线，这对配备有按照本发明的弹簧的车辆的行驶特性有有利作用。
此外，按照本发明的弹簧不仅可以缓冲竖向力分量，而且可以缓冲水平力分量，所述水平力分量尤其出现在制动过程中，因为第一弯曲区域在一定程度上在弹簧中作为弹簧作用。因此，弹簧断裂的风险显著降低。此外，可以弃用吊耳，因为弹簧自身抵消了在其他情况下发生的长度变化。由于可以完全避免整个长度、亦即从弹簧的一个纵向端部到另一纵向端部的距离发生改变，所以弹簧可以在两个端部处都位置固定地、例如通过卷绕的环眼设置于车辆底盘上。
此外，在板簧的一件式(一体式)的设计方案中，整个弹簧的材料和重量可以得以节省，这既使制造更加经济，又减小了车辆的总重。
在本发明的框架中可以规定，第二弯曲区域设置为直接邻接于第一弯曲区域，其中这两个区域彼此过渡。
在本发明的一种尤其优选的实施方式中规定，弹簧具有上侧和下侧，其中所述上侧在车辆中的安装位置中朝向车辆底盘，弹簧的第一顶点位于中轴线的一侧，所述下侧位于该侧。
此外优选的是：所述边缘区域的端部区域从第二顶点出发向一侧倾斜，所述中间区域位于该侧。因此，在负载升高时，弹簧有效长度的功能性的缩短得到支持。
在本发明的框架中，各边缘区域可以成型为彼此对称的或者非对称的。非对称成型的弹簧的优点在于：一个边缘区域可以设计为相对扁平的，即，没有或者仅有较小设计的第一弯曲区域，其中弹簧与车辆底盘发生碰撞的风险较小。出现的水平力分量可以通过带有第一弯曲区域的另一边缘区域得到缓冲。
在本发明的框架中，弹簧可以包含弹簧钢或者复合材料。相对于复合材料，弹簧钢的优点在于弹簧发生断裂的风险较小。
在本发明的一种优选实施方式中规定，邻接于中间区域的边缘区域从中间区域的端部出发到第一顶点相对于中轴线以角度(α)倾斜，其中所述角度(α)在从1°到85°的区域中、优选在从10°到60°的区域中、尤其优选在从20°到45°的区域中、特别是等于25°。
在本发明的另一优选实施方式中规定，顶点轴线从第一顶点延伸到第二顶点，该顶点轴线相对于中轴线以角度(β)倾斜，其中所述角度(β)在从1°到85°的范围中、优选在从10°到70°的范围中、尤其优选在从20°到60°的范围中、特别是在从45°到55°的范围中。
在本发明的又一优选实施方式中规定，至少一个端部区域相对于中轴线以角度(γ)倾斜，其中所述角度(γ)在从-90°到90°的范围中、优选在从-60°到60°范围中、尤其优选在从-10°到45°的范围中、特别是等于15°。
提出弹簧的一种应用，其中，作用在第一弯曲区域上的力向量基本上平行于中轴线延伸，并且作用在第二弯曲区域上的力向量基本上垂直于中轴线延伸。
此外，提出一种带有按照本发明的弹簧的车辆。
附图说明
本发明优选的和有利的实施方式由下文中参考附图的说明得出，在这些附图中示出了优选的实施方式。图中示出:
图1和2为按照本发明的弹簧的一种实施方式，
图3和4为按照本发明的弹簧的另一实施方式，
图5a至5c为按照本发明的弹簧在各种不同的负载状态下，其中与车辆底盘的连接示意性地示出，
图6a到6c为按照现有技术的弹簧在类似于图5a至5c所示出的负载状态下，其中与车辆底盘的连接示意性地示出，并且
图7为根据图5a至5c的弹簧的弹簧特征曲线。
具体实施方式
在图1至4中示出按照本发明的板簧1的实施方式，该板簧由弹簧钢制成并且在基本上未受载的状态中。板簧1分别具有一个带有中轴线3的中间区域2以及两个边缘区域4。所述边缘区域4分别具有端部区域5。根据图1至4，邻接中间区域2的右边缘区域4具有第一弯曲区域6，该第一弯曲区域具有第一弯曲方向和第一顶点7，其中所述第一顶点7位于中轴线3的下侧。该边缘区域4在朝向其端部区域5方向上接着具有第二弯曲区域8，该第二弯曲区域具有第二弯曲方向和第二顶点9，其中所述第二弯曲方向与第一弯曲方向相反，并且所述第二顶点9位于中轴线3的上侧。右边缘区域4的端部区域5从第二顶点9出发向一侧倾斜，中间区域2位于该侧上。
在图1至4中示出的板簧1的上部的侧是其在车辆中的安装位置中朝向车辆底盘的上侧10。
端部区域5分别具有用于将板簧1与车辆底盘连接的机构11，其中所述机构11在所示出的实施例中为卷起的环眼。在按照本发明的板簧1中，也可以设置其他用于将板簧1与车辆底盘连接的机构11。根据板簧1的类型，两个机构11可以都是环眼。也可以：一个机构11是卷起的环眼或者一体成型的、例如在端部区域5中加工出的环眼，与之相反地，另一端部区域5可以取代环眼而基本上扁平地延伸。
在根据图3和4的实施方式中，邻接于所述中间区域2的边缘区域4从中间区域2的端部12出发到第一顶点7相对于中轴线3以大约20°的角度(α)倾斜。顶点轴线13从第一顶点7延伸直到第二顶点9，所述顶点轴线相对于中轴线3以大约55°的角度(β)倾斜。右端部区域5相对于中间区域2所位于的中轴线3以一个角度(γ)倾斜，其中所述角度(γ)约为25°。
图5a至5c示出，板簧1从图5a到图5c在负载升高时是如何变形的。图5a对应于基本上未受载的状态。图5b对应于正常负载的状态，在该状态中车辆停车。图5c对应于高负载的状态，在该状态中车辆运动。
在图5a中，板簧1的有效长度基本上是板簧1的整个长度，因为板簧1在整个长度上以显著程度弹性运动。在负载升高时，右边缘区域4、尤其是其端部区域5较大幅度地向中间区域2倾斜，亦即：边缘区域4较大幅度地向中轴线3倾斜。通过相对于端部区域的纵向以较小的角度在那里作用的竖向力向量，在边缘区域中的弯矩会变小，从而边缘区域4较小地弹性运动。由此，板簧1的有效长度缩短。由于板簧1有效长度的缩短结合负载的升高，产生了渐进的弹簧特征曲线，如其在图7中示例性地示出的那样。因此，弹簧刚度随着负载的升高并且取决于该负载连续增大。
从图5a至5c，虽然板簧1的有效长度缩短了，但板簧1的整个长度、亦即从板簧1的第一端部到第二端部的距离通过第一弯曲区域6基本保持不变。由此，板簧1可以在两个纵向端部处通过板簧容纳部14位置固定地与车辆底盘15连接。
从图5a至5c，中间区域2的位置以如下方式发生改变：该中间区域在负载升高时靠近车辆底盘15。在此，板簧1的形状以如下方式发生改变：第一弯曲区域6越来越平地延伸，其中角度(γ)越来越小，角度(β)同样越来越小。
图6a至6c示出按照现有技术的板簧16，该板簧在类似于图5a至5c所示的负载状态下，其中，与车辆底盘15的连接同样示意性地示出。可见，板簧16的中间区域17在负载升高时靠近车辆底盘15。由此，板簧16的整个长度在负载升高时发生改变，其中，从板簧16的第一端部到第二端部的距离在负载升高时增加。由此，板簧16无法在两个纵向端部处通过板簧容纳部14位置固定地与车辆底盘15连接。在图6a至6c中，仅板簧16的左端部通过板簧容纳部14位置固定地与车辆底盘15连接。板簧16的右端部(通常在安装位置中的后端部)与可枢转地设置于车辆底盘上的吊耳18连接。
在图7中示出根据图5a至5c所示的板簧1的渐进的弹簧特征曲线。该弹簧特征曲线没有尤其是对车辆的行驶特性有不利影响的弯折位置。弹簧特征曲线直到点17的分布可以基本上配设给根据图5b的负载状态。弹簧特征曲线从点17开始的分布可以基本上配设给根据图5c的负载状态。
总而言之，本发明的实施例可以进行如下说明：
一种弹簧、尤其是板簧，该弹簧用于结合车辆使用，该弹簧包括：中间区域，所述中间区域具有中轴线；以及包括两个边缘区域，所述边缘区域分别具有一个端部区域。在未受载状态中，至少一个邻接于中间区域的边缘区域具有第一弯曲区域，该第一弯曲区域具有第一弯曲方向和第一顶点，其中所述第一顶点位于所述中轴线的一侧。该边缘区域在朝向其端部区域的方向上具有第二弯曲区域，该第二弯曲区域具有第二弯曲方向和第二顶点，其中所述第二弯曲方向与第一弯曲方向相反，并且所述第二顶点位于中轴线的与第一顶点相对置的一侧。

Claims (11)

1.一种弹簧、尤其是板簧(1)，该弹簧用于结合车辆使用，该弹簧包括：中间区域(2)，所述中间区域(2)具有中轴线(3)；以及包括两个边缘区域(4)，所述边缘区域(4)分别具有一个端部区域(5)，其特征在于，在未受载状态中，至少一个邻接于中间区域(2)的边缘区域(4)具有第一弯曲区域(6)，该第一弯曲区域具有第一弯曲方向和第一顶点(7)，其中所述第一顶点(7)位于所述中轴线(3)的一侧，并且该边缘区域(4)在朝向其端部区域(5)的方向上具有第二弯曲区域(8)，该第二弯曲区域具有第二弯曲方向和第二顶点(9)，其中所述第二弯曲方向与第一弯曲方向相反，并且所述第二顶点(9)位于中轴线(3)的与第一顶点(7)相对置的一侧。
2.如权利要求1所述的弹簧，其特征在于，所述第二弯曲区域(8)紧接着所述第一弯曲区域(6)设置。
3.如权利要求1或2所述的弹簧，其特征在于，所述弹簧具有上侧(10)和下侧，其中所述上侧(10)在车辆中的安装位置中朝向车辆底盘，并且所述第一顶点(7)设置在所述中轴线(3)的一侧，所述下侧位于该侧。
4.如权利要求1至3中任一项所述的弹簧，其特征在于，所述边缘区域(4)的端部区域(5)从所述第二顶点(9)出发向一侧倾斜，所述中间区域(2)位于该侧。
5.如权利要求1至4中任一项所述的弹簧，其特征在于，各边缘区域(4)成型为彼此对称的或不对称的。
6.如权利要求1至5中任一项所述的弹簧，其特征在于，所述弹簧包含弹簧钢和/或复合材料。
7.如权利要求1至6中任一项所述的弹簧，其特征在于，邻接于所述中间区域(2)的边缘区域(4)从中间区域(2)的端部(12)出发到第一顶点(7)相对于中轴线(3)以角度(α)倾斜，其中所述角度(α)在从1°到85°的范围中、优选在从10°到60°的范围中、尤其优选在从20°到45°的范围中、特别是等于25°。
8.如权利要求1至7中任一项所述的弹簧，其特征在于，顶点轴线(13)从所述第一顶点(7)延伸直到第二顶点(9)，所述顶点轴线相对于中轴线(3)以角度(β)倾斜，其中所述角度(β)在从1°到85°的范围中、优选在从10°到70°的范围中、尤其优选在从20°到60°的范围中、特别是在从45°到55°的范围中。
9.如权利要求1至8中任一项所述的弹簧，其特征在于，至少一个端部区域(5)相对于中轴线(3)以角度(γ)倾斜，其中所述角度(γ)在从-90°到90°的范围中、优选在从-60°到60°的范围中、尤其优选在从-10°到45°的范围中、特别是等于15°。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的弹簧的应用，其特征在于，作用在所述第一弯曲区域(6)上的力向量基本上平行于中轴线(3)延伸，并且作用在所述第二弯曲区域(8)上的力向量基本上垂直于中轴线(3)延伸。
11.一种车辆，其特征在于具有至少一个如权利要求1至9中任一项所述的弹簧。
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