CN111801509A - 用于与车辆共同地使用的弹簧 - Google Patents

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Abstract

一种用于与机动车共同地使用的弹簧、尤其是板簧(1)、优选抛物线弹簧，所述弹簧具有由钢、尤其是弹簧钢制成的一件式的弹簧片(12)，所述弹簧片具有中间区域(2)和两个接着的边缘区域(4a、4b)，其中，所述边缘区域(4a、4b)分别具有端部区域(5a、5b)，其中，所述端部区域(5a、5b)能分别位置固定地经由卷曲的孔眼(11)与车架相连接，所述弹簧的总长度在安装状态中在车辆上在所有负载状态中基本上不可改变。弹簧片(12)在未负载状态中具有两个弯曲区段(13、14)，其中，所述弯曲区段(13、14)分别具有带有弯曲方向的弯曲部，所述两个弯曲区段(13、14)的弯曲方向相反，并且所述两个弯曲区段(13、14)在拐点(15)的区域中过渡到彼此中。所述第一弯曲区段(15)是竖直弹簧区段并且从第一边缘区域(4a)的端部区域(5a)经由中间区域(2)延伸直至拐点(15)。第二弯曲区段(14)是水平和竖直弹簧区段并且从拐点(15)延伸直至第二边缘区域(4b)的端部区域(5b)。

Description

用于与车辆共同地使用的弹簧
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的弹簧。
背景技术
在车辆构造中，已知车辆的车轮和车架相对于彼此具有弹簧。尤其是在特别大且重的车辆中，为此使用板簧，因为通过简单的结构形式覆盖广泛的负载要求。
具有非线性的、尤其是渐进的特性曲线的弹簧被证明为特别有利，因为这样的特性曲线对装备有这样的弹簧装置的车辆的行驶特性起有利的作用。
由EP 2 885 554 B1已知一种由纤维增强的塑料材料制成的具有渐进的特性曲线的一件式的板簧。该弹簧是拉力板簧，亦即所述弹簧这样构造，使得所述弹簧在安装状态中在由轮架引入的竖直力增加的情况下越来越多地承受拉伸。为此，所述弹簧具有两个未机械加工的端部区域，所述端部区域转矩固定地且抗扭地夹紧到位置固定的容纳装置中，其中，所述端部区域穿过所述容纳装置延伸并且中性纤维穿过所述容纳装置的摆动轴线延伸。在此不利的是，由于在所述弹簧中的应力组合降低了允许的最大应力，并且材料的构造方案和在车辆上安装弹簧以降低承载能力为代价。
在WO 2016/134810 A1中提出一种同类型的、由弹簧钢制成的具有渐进的特性曲线的一件式的弹簧，所述弹簧承受弯曲应力并且避免上面提到的缺点。所述弹簧从弹簧片的一侧上的中间区域出发偏转并且具有与中间区域邻接的第一弯曲区域，所述第一弯曲区域具有第一弯曲方向和第一顶点，其中，所述第一顶点位于中轴线的一侧上。该区域在朝向端部区域的方向上具有第二弯曲区域，所述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所述第一弯曲方向相反，并且其中，所述第二顶点位于中轴线的与所述第一顶点相对置的一侧上。虽然由此克服了开头提到的拉力板簧的缺点，但是在从中间区域偏转的区域中、尤其是由于剪力而出现引起高磨损和因此不期望的材料疲劳的风险的力分布。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有渐进的弹簧特性曲线的板簧，所述板簧能够由钢简单地制造，其中，通过均匀的力分布实现所述弹簧的较长的耐久性。此外，本发明的目的在于提供一种具有渐进的弹簧特性曲线和高承载能力的板簧。
所述目的利用具有权利要求1的特征的弹簧来实现。
各从属权利要求的技术方案是本发明的优选的和有利的实施方式。
按照本发明规定，弹簧片在未负载状态中具有两个弯曲区段，其中，所述弯曲区段分别具有带有弯曲方向的弯曲部，其中，所述两个弯曲区段的弯曲方向相反，并且所述两个弯曲区段在拐点的区域中过渡到彼此中，并且所述第一弯曲区段是竖直弹簧区段并且从第一边缘区域的端部区域经由中间区域延伸直至拐点，并且第二弯曲区段是水平和竖直弹簧区段并且从拐点延伸直至第二边缘区域的端部区域。所述第一弯曲区段作为竖直弹簧起作用，并且所述第二弯曲区段作为竖直弹簧起作用并且在弹簧的纵向方向上作为水平弹簧起作用。
按照本发明的弹簧的弹簧片具有刚好两个弯曲的弯曲区段。所述弯曲区段在未负载状态中分别具有刚好一个带有弯曲方向的弯曲部。按照本发明的弹簧的弹簧片连贯地由钢、尤其是由弹簧钢制成。
按照本发明生产的弹簧可以具有高度非线性的、尤其是渐进的特性曲线，这对装备有按照本发明的弹簧装置的车辆的行驶特性起有利作用。此外，按照本发明的弹簧不仅可以缓冲竖直力分量而且可以缓冲水平力分量，所述水平力分量尤其是在制动过程中出现，因为所述第二弯曲区段在所述弹簧中也作为水平弹簧区段在一定程度上作为弹簧起作用。在此，发生均匀的力分布，因为水平的力分量分布在所述弹簧的总长度上。因此，耐久性和承载能力增加，其中，对于车辆能够实现较好的行驶特性。
在按照本发明的弹簧中，在中间区域中仅出现最小的剪力。因为由此所述弹簧尤其是在中间区域中必须较不厚地实施，所以能够节省材料并且制造具有较小重量的弹簧。
在一种特别优选的实施方式中规定，所述第一弯曲区段比所述第二弯曲区段更长，并且所述第二弯曲区段比所述第一弯曲区段更强烈地弯曲。在未负载状态中，所述第一弯曲区段仅具有轻微的弯曲，其中，所述中间区域设置在第一边缘区域的端部区域下方并且在拐点下方，在所述拐点的区域中所述两个弯曲区段过渡到彼此中。在存在负载的情况下，所述第一弯曲区段向上弯曲并作为竖直弹簧区段起作用。
在一种优选的实施方式中，在所有负载状态中，所述第一边缘区域从相应的端部区域到中间区域具有基本上恒定的有效长度。因此，在负载增加的情况下，所述弹簧的中间区域基本上在竖直方向上移动并且仅不显著地在弹簧的纵向方向上水平移动。所述第一弯曲区段的从中间区域延伸直至拐点的区段的有效长度在负载增加的情况下变大，使得压力在弹簧的纵向方向上被施加到所述第二弯曲区段上。
优选地，在本发明的范围内规定，用于连接第二边缘区域的端部区域与车架的卷曲的孔眼和必要时用于在车架上连接第一边缘区域的端部区域的卷曲的孔眼能可旋转地、尤其是受力矩负载地、优选受转矩负载地紧固在车架上。因此，所述第二弯曲区段不被压力直接镦压，而是所述第二弯曲区段的延伸至端部区域的区段通过旋转运动朝卷曲的孔眼的方向弯曲，其中，所述区段在安装状态中变得较陡。按照本发明的弹簧的旋转运动是弹性缓冲的一部分。
因此，所述第一弯曲区段在竖直方向上弯曲并且所述第二弯曲部在水平方向上负载，从而产生两个弯曲应力的组合。
有利地，在本发明的范围内可以规定，所述卷曲的孔眼围绕旋转轴线能可旋转地紧固在车架上，其中，所述弹簧的中性纤维和必要时所述弹簧的、尤其是边缘区域的中性弯曲纤维与旋转轴线间隔开距离。
进一步有利地，在本发明的范围内可以规定，在所述卷曲的孔眼中分别设置轴套，所述轴套优选旋转弹性地起作用。通过优选由橡胶制成的轴套实现导致较软的弹簧特性的减振作用。
在本发明的一种优选的实施方式中规定，所述第二边缘区域从中间区域经由拐点延伸至顶点并且从所述顶点连续地、优选基本上直线地延伸至相应的端部区域。尤其是所述直线延伸的区域通过上面描述的旋转运动这样倾斜，使得所述区域在安装状态中在负载增加的情况下更陡地延伸。
在本发明的一种优选的实施方式中规定，从所述顶点延伸至第二边缘区域的端部区域的区段与从所述顶点朝中间区域的方向延伸的区段在所述顶点的区域中彼此以大于80°、优选大于90°、例如大约100至150°、优选120到140°、尤其是130°的角度α设置。所述角度α在负载增加的情况下首先基本上保持不变并且然后增加。在竖直负载作用到中间区域上的情况下，所述第一弯曲区段的从中间区域延伸直至拐点的区段向上弯曲。所造成的在弹簧的纵向方向上到第二弯曲区段上的压力由于可转动的支承引起所述第二弯曲区段的旋转运动，从而所述角度α首先保持不变。所述旋转运动仅发生直至确定的点，在该点处，所述第二弯曲区段的从顶点延伸至端部区域的边缘区域保持在基本上相同的位置中。然而，在另外的竖直负载作用到中间区域上的情况下，所述第一弯曲区段的从中间区域至拐点的区段进一步向上弯曲，从而所述角度α增大。
在本发明的范围内，所述第一弯曲区段具有比所述第二弯曲区段更小的弯曲刚度。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述卷曲的孔眼分别具有端侧，其中，尤其是所述卷曲的孔眼从相应的边缘区域出发偏转并且基本上圆形地延伸，并且其中，在所述边缘区域的表面与所述卷曲的孔眼的端侧之间存在间隙。因此，该实施方式是有利的，因为所述弹簧可以由钢以热成型工艺简单地制造，而这种卷曲的孔眼在弹簧由塑料制成的情况下无法制造。
特别优选的是，两个卷曲的孔眼在弹簧的相同的一侧上延伸，亦即在在安装状态中弹簧的上面的一侧(“卷曲的孔眼”)上或者在安装状态中弹簧的下面的一侧(“展开的孔眼”)上延伸。在本发明的范围内，也可设想所谓的“柏林孔眼”。
优选地，在本发明的范围内规定，所述弹簧的中间区域具有夹紧区域，所述夹紧区域能经由连接装置、尤其是能经由在所述夹紧区域中包围所述弹簧的一个或多个U形的栓或成形件与轮轴或轮轴栓相连接。所述中间区域可以具有夹紧区域，所述夹紧区域的厚度(高度)大于邻接的边缘区域的厚度并且可以具有过渡区域，在所述过渡区域中所述弹簧片的厚度相应地增大或减小。
按照本发明的弹簧的弹簧片是一件式的。优选地，在本发明的范围内，所述弹簧是单片式板簧。然而，按照本发明的弹簧也可以与一个辅助片或者与两个或多于两个的辅助片相组合。
在竖直负载作用在弹簧中间的情况下，所述弯曲区段的多重弯曲和在所述两个弹簧孔眼中的平移的固定夹紧(旋转是可能的)引起两倍的弹性缓冲——一次竖直地(第一弯曲区段)、如板簧总是起作用的那样和一次水平地(第二弯曲区段)。这些弯曲力共同作用并且产生非线性的弹簧特性。
附图说明
借助于按照附图的实施例进一步阐述本发明。图中：
图1示出同类型的、由弹簧钢制成的一件式的弹簧，
图2示出按照本发明的、由弹簧钢制成的一件式的弹簧的实施方式，
图3示出按照本发明的、由弹簧钢制成的一件式的弹簧与轴套和辅助片相组合的实施方式，并且
图4示出在卷曲的孔眼的区域中的细节示图。
具体实施方式
在图1中示出处于基本上未负载状态中的、由弹簧钢制成的已知的板簧1。所述板簧1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。右边缘区域4具有与中间区域2邻接的第一弯曲区域6，所述第一弯曲区域具有第一弯曲方向和第一顶点7，其中，第一顶点7位于中轴线3的下侧上。所述边缘区域4接着在朝向其端部区域5的方向上具有第二弯曲区域8，所述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所述第一弯曲方向相反，并且其中，第二顶点9位于中轴线3的上侧上。右边缘区域4的端部区域5远离第二顶点9地朝向中间区域2所处于的那一侧倾斜。各端部区域5分别具有用于将板簧1与车辆的车架相连接的卷曲的孔眼11。
板簧1的在图1中示出的上面的侧是其上侧10，所述上侧在车辆中的安装位置中指向车辆车架。
在第一弯曲区域6的区域中，尤其是由于剪力而出现引起高磨损和因此不期望的材料疲劳的风险的力分布。此外，第一弯曲区域6导致离地距离减小，由此提高了在驶过障碍物、例如街道边石的情况下发生损坏的风险。
在图2和图3中示出了按照本发明的板簧1作为用于与机动车共同地使用的抛物线弹簧的实施方式。以热成型工艺制造的板簧1具有由弹簧钢制成的、具有一个中间区域2和两个邻接的边缘区域4a、4b的一件式的弹簧片12。所述边缘区域4a、4b分别具有端部区域5a、5b，其中，所述端部区域5a、5b分别经由卷曲的孔眼11能位置固定地与车架相连接，并且其中，所述板簧1的总长度、亦即所述两个孔眼11的距离在安装状态中在机动车上在所有负载状态中基本上不可改变。
在未负载状态中，所述弹簧片12具有两个弯曲区段13、14，其中，所述弯曲区段13、14分别具有带有弯曲方向的弯曲部，其中，所述两个弯曲区段13、14的弯曲方向相反，并且其中，所述两个弯曲区段13、14在拐点15的区域中过渡到彼此中。所述第一弯曲区段13从第一边缘区域4a的端部区域5a经由中间区域2延伸直至拐点15，并且所述第二弯曲区段14从拐点15延伸直至第二边缘区域4b的端部区域5b。所述第二边缘区域4b从中间区域2经由拐点15延伸至顶点16，并且从所述顶点16基本上直线地延伸至端部区域5b。
卷曲的孔眼11能围绕旋转轴线17可转动地经由轴套18紧固在车架上，其中，板簧1的中性纤维(neutrale Faser)和边缘区域4a、4b的中性弯曲纤维分别与旋转轴线17间隔开距离。两个卷曲的孔眼11在板簧1的上侧10上延伸。
所述中间区域2具有夹紧区域19，所述夹紧区域的厚度(高度)大于邻接的边缘区域的厚度并且所述夹紧区域例如能经由U形的的栓与轮轴或轮轴栓相连接。
在夹紧区域19与邻接于中间区域2的边缘区域4a、4b之间，所述中间区域2具有过渡区域20a、20b，在过所述渡区域20a、20b中所述弹簧片12的厚度相应地增大或减小。
在图2和3中示出的板簧1的上面的侧是其上侧10，所述上侧在车辆中的安装位置中指向车辆车架。在额定负载的情况下，在车辆上在安装状态中，拐点15设置在中间区域2上方。
如最佳地在图4中可见的那样，所述卷曲的孔眼11分别具有端侧21。所述卷曲的孔眼11基本上圆形地延伸，其中，在相应的边缘区域4a、4b的上侧10与卷曲的孔眼11的端侧21之间存在间隙22。
利用按照本发明的板簧1消除了相对于现有技术(参见图1)所描述的缺点。
在机动车中，在乘用车(PKW)与载货车(LKW)之间进行区分。对于载货车，进一步在轻型载货车(“LLKW”，至7.5t)、中型载货车(“LKW”，7.5t至12t)与重型载货车(“SLKW”，从12t起)之间进行区分。关于弹簧装置或车轮悬架的要求基于待运输的负载而相应地不同。按照本发明的弹簧可以在所有提到的机动车中使用。

Claims (14)

1.用于与机动车共同地使用的弹簧、尤其是板簧(1)、优选抛物线弹簧，所述弹簧具有由钢、尤其是弹簧钢制成的一件式的弹簧片(12)，所述弹簧片具有中间区域(2)和两个邻接的边缘区域(4a、4b)，其中，所述边缘区域(4a、4b)分别具有端部区域(5a、5b)，所述端部区域(5a、5b)能分别位置固定地经由卷曲的孔眼(11)与车架相连接，并且所述弹簧的总长度在车辆上的安装状态中在所有负载状态中基本上不可改变，其特征在于，所述弹簧片(12)在未负载状态中具有两个弯曲区段(13、14)，其中，各所述弯曲区段(13、14)分别具有带有弯曲方向的弯曲部，其中，所述两个弯曲区段(13、14)的弯曲方向相反，并且所述两个弯曲区段(13、14)在拐点(15)的区域中过渡到彼此中，所述第一弯曲区段(13)是竖直弹簧区段并且从第一边缘区域(4a)的端部区域(5a)经由中间区域(2)延伸直至拐点(15)，所述第二弯曲区段(14)是水平和竖直弹簧区段并且从拐点(15)延伸直至第二边缘区域(4b)的端部区域(5b)。
2.按照权利要求1所述的弹簧，其特征在于，所述第一弯曲区段(13)比所述第二弯曲区段(14)更长，并且所述第二弯曲区段(14)比所述第一弯曲区段(13)更强烈地弯曲。
3.按照权利要求1或2所述的弹簧，其特征在于，在所有负载状态中，所述第一边缘区域(4a)从第一端部区域(5a)到中间区域(2)具有基本上恒定的有效长度，并且所述第一弯曲部(13)的从中间区域(2)延伸直至拐点(15)的区段的有效长度在负载增加的情况下变大，使得压力被施加到所述第二弯曲部(14)上。
4.按照权利要求1至3之一所述的弹簧，其特征在于，用于将第二边缘区域(4b)的端部区域(5b)连接在车架上的卷曲的孔眼(11)和必要时用于将第一边缘区域(4a)的端部区域(5a)与车架连接的卷曲的孔眼(11)能可旋转地、尤其是受力矩负载地、优选受转矩负载地紧固在车架上。
5.按照权利要求4所述的弹簧，其特征在于，所述卷曲的孔眼(11)能绕旋转轴线(17)可旋转地紧固在车架上，其中，所述弹簧的中性纤维和必要时所述弹簧的、尤其是边缘区域(4a、4b)的中性弯曲纤维与旋转轴线(17)间隔开距离。
6.按照权利要求1至5之一所述的弹簧，其特征在于，在所述卷曲的孔眼(11)中分别设置轴套(18)，所述轴套优选旋转弹性地起作用。
7.按照权利要求1至6之一所述的弹簧，其特征在于，所述第二边缘区域(4b)从中间区域(2)经由拐点(15)延伸至顶点(16)并且从所述顶点(16)连续地、优选基本上直线地延伸至所述端部区域(5b)。
8.按照权利要求7所述的弹簧，其特征在于，从所述顶点(15)延伸至第二边缘区域(4b)的端部区域(5b)的区段与从所述顶点(15)朝所述中间区域(2)的方向延伸的区段在所述顶点(15)的区域中彼此以大于80°、优选大于90°、例如大约100至150°、优选120至140°、尤其是130°的角度设置。
9.按照权利要求8所述的弹簧，其特征在于，所述角度(α)在负载增加的情况下首先基本上保持不变并且然后增加。
10.按照权利要求1至9之一所述的弹簧，其特征在于，所述第一弯曲区段(13)具有比所述第二弯曲区段(14)更小的弯曲刚度。
11.按照权利要求1至10之一所述的弹簧，其特征在于，各所述卷曲的孔眼(11)分别具有端侧(21)。
12.按照权利要求11所述的弹簧，其特征在于，所述卷曲的孔眼(11)从相应的边缘区域(4a、4b)出发偏转并且基本上圆形地延伸，并且在所述边缘区域(4a、4b)的表面与所述卷曲的孔眼(11)的端侧(21)之间存在间隙(22)。
13.按照权利要求12所述的弹簧，其特征在于，所述卷曲的孔眼(11)在所述弹簧的相同的一侧上延伸，尤其是在所述边缘区域(4a、4b)的处于所述弹簧的安装状态中的上侧(10)上或者在所述边缘区域的处于所述弹簧的安装状态中的下侧上延伸。
14.按照权利要求1至13之一所述的弹簧，其特征在于，所述中间区域(2)具有夹紧区域(19)，所述夹紧区域能经由连接装置、尤其是能经由在所述夹紧区域(19)中包围所述弹簧的一个或多个U形的栓或成形件与轮轴或车轮轴栓相连接。
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