CN103770590B - 具有横向板簧的车辆车轮悬架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆、特别是机动车辆的车轮悬架，其具有横向板簧（2），该横向板簧（2）相对于车辆纵轴（3）横向安置，并且在车辆纵向中央平面（6）两侧的每一侧借助于至少一个弹性构件（10、16）支承在车辆侧支承装置（11、17）上，该车辆侧支承装置（11、17）牢固地连接在车辆上部结构或与车辆上部结构相连接的副车架（7）上，其中，该弹性构件（10、16）和支承装置（11、17）形成铰接式接合。在车辆纵向中央平面（6）两侧的每一侧只提供一个铰接式接合。

Description

具有横向板簧的车辆车轮悬架

技术领域

本发明涉及具有相对于车辆纵轴线横向安置的横向板簧的车辆,特别是机动车辆的车轮悬架。

背景技术

横向板簧因其代替了上部结构弹簧和稳定器，可以用于车辆车轮悬架中作为减轻重量的有效解决方案。然而，为了承担上部结构弹簧和稳定器的功能，横向板簧必须保证同时具有一定程度的滚动稳定性（抵抗车轮的相对垂直运动）和一定程度的升降稳定性（抵抗车轮在相同方向上的垂直移动）。通常地，其刚度水平不同。为了提供这些刚度水平，具有弹性的负载质量、例如车辆上部结构或与车辆上部结构连接的副车架（auxiliary frame）的横向板簧必须以相互之间的特定的侧向间距固定在两个不同定位件（内部铰接定位件）上。横向板簧的外端（外部铰接定位件）连接到车辆的非弹性负载质量，例如车轮、轮架、制动器、车轮悬架的组件等。以这种方式，定义了四点弯曲系统（four-point bending system）。

由于必须同时满足不同的要求，内部铰接定位件的结构通常相当复杂。例如，由于内部连铰接定位件的垂直弹性影响产生的滚动刚度和升降刚度，因此高水平的垂直刚度是理想的。特别地，较低水平的垂直刚度导致滚动刚度和升降刚度之间的较低关联，然而，这是不理想的。滚动刚度和升降刚度之间的更大关联确保了车轮悬架对车辆上部结构滚动运动提供高水平的抵抗力，同时，车轮悬架在垂直运动方向上具有足够的弹力来达到良好的行车舒适度。

为了实现车辆在升降移动和滚动移动期间的横向板簧的中部变形，内部铰接定位件的低的侧向刚度是更加理想的。该横向板簧的变形要求内部铰接定位件之间的侧向间距可以变化。此外，内部铰接定位件的低扭转刚度也是理想的，一方面为了能够实现上文中提到的关于横向板簧在其中部的变形，另一方面防止内部铰接定位件的轴承刚度对横向板簧的整体的滚动刚度和升降刚度产生大的影响（寄生影响）。为了防止动力学车辆行为的劣化，进一步计划将内部铰接定位件构造为具有低摩擦和低迟滞（hysteresis）。关于内部铰接定位件的构造的其他目的进一步地包括尤其是低成本和低重量，防护其免受污染，抵御高温度、湿度和化学物质等的性能，并考虑空间的供给。

专利文献US6,029,987公开了一种具有相对于车辆横向设置的横向板簧的机动车辆前轴。横向板簧借助于弹性弹簧轴承保持在与车辆上部结构连接的横梁上。上述轴承在车辆纵向中心平面的两侧配备横向板簧上，并相对于横向板簧的上侧和下侧来安置。每个弹簧轴承分别具槽状凹部，该槽状凹部以相同的方式与横梁上和接合在横向板簧下侧周围的弹性桥（resilient bridge）上的保持部分中的相应突出的构造相接合。该弹性桥借助于螺丝与横梁连接。将弹性桥固定在横梁上之后，弹簧轴承以不可移动的方式被夹紧并保持。

专利文献US5,826,896描述了一种具有车轮导向横向板簧的机动车辆车轮悬架，该车轮悬架在车辆纵向中央平面两侧支承在朝向车辆上部结构的轴承上并通过托架连接在此。每个轴承包含两个用于从上面和下面夹紧横向板簧的平面部分的半圆柱形的夹紧元件。在夹紧元件的表面部分和/或横向板簧的表面，具有相互对应的齿廓（tooth profile），用于防止横向板簧在轴颈上的滑动。由保持在轴承的轴承壳内的弹性容纳构件围绕着夹紧元件。

专利文献US2004/0004336A1也公开了一种具有相对于车辆横向安置并通过两个横向板簧轴承与车辆上部结构连接以及与轮架铰接的横向板簧的机动车辆车轮悬架。该横向板簧轴承具有围绕横向板簧的加厚塑料部分。该加厚部分由本身被壳体所保持的弹性材料覆盖层所围绕。该壳体牢固地连接在车辆上部结构上。

专利文献US6,189,904B1进一步公开了一种具有通过两个横向板簧轴承保持在横梁上的横向板簧的车轮悬架。每个横向板簧轴承包含位于横向板簧之上和之下的轴承元件以及固定在横梁上并保持轴承元件牢固地与横向板簧接触的固定夹钳。每个轴承元件包含与横向板簧接触的高模量部分和与横梁或固定夹钳接触的低模量部分。轴承元件的高模量部分具有弯曲的凸形表面，以便使其能够在不同情况下在横向板簧的上侧和下侧上转动。

专利文献US5,016,861公开了车辆横向板簧的固定，该固定包括铝块形式的固定元件，该铝块借助于连接在车辆上部结构的两个固定板之间的销以可旋转移动的方式保持。在各个固定部分中，弹性材料层设置在横向板簧的上侧和下侧。横向板簧的固定部分借助于夹板在夹板和铝块之间牢固地夹紧，夹板可从横向板簧下侧用螺丝固定在铝块上，这样，一层弹性材料设置在夹板与横向板簧的下侧之间，另一层弹性材料设置于横向板簧的上侧和铝块之间。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是提供一种具有相对于车辆纵轴线横向设置并且在行驶操作期间容许在上部结构侧的铰接定位件或轴承能够没有显著水平的阻力地移动的横向板簧的、用于车辆、特别是机动车辆的车轮悬架。进一步地，上述轴承旨在以可能的最简单的方式来构造和装配并使其具有轻的重量。

上述目的通过具有以下技术特征的车轮悬架来实现。以下还公开了本发明其他的、具体的有益实施方式。

一种具有横向板簧的车辆的车轮悬架，该横向板簧相对于车辆纵轴线横向安置，并且在车辆纵向中央平面两侧的每一侧借助于至少一个弹性构件支承在车辆侧支承装置上，该车辆侧支承装置牢固地连接在车辆上部结构或与车辆上部结构相连接的副车架上，弹性构件和支承装置形成铰接式接合，其中，在车辆纵向中央平面的两侧的每一侧仅提供一个铰接式接合。

进一步地，所述铰接式接合具有与横向板簧的主要弯曲轴线平行延伸的至少一条枢轴线。

进一步地，所述的支承装置为至少一个半椭圆形或半圆柱形的销，弹性构件以强制联锁或实体整合的方式紧靠该销的纵向侧面。

进一步地，支承装置为完全容纳在弹性构件上的相应凹部内的椭圆形或圆柱形的销。

进一步地，在弹性构件的凹部插入容纳椭圆形或圆柱形销的衬套。

进一步地，弹性构件以实体整合的方式与横向板簧连接。

进一步地，弹性构件仅安置在朝向支承装置的横向板簧的上面。

进一步地，横向板簧由复合玻璃纤维材料制成。

需要指出的是，在以下的说明中单独列出的技术特征可以以任何在技术上有利的方式相互结合，并给出本发明的其他的实施方式。另外，说明书特别是连通附图附图一起表征并具体说明了本发明。

根据本发明，车辆的车轮悬架包含相对于车辆纵轴线横向安置并且在车辆纵向中央平面两侧借助于至少一个弹性构件、特别是橡胶构件支承在车辆侧支承装置上的横向板簧，该车辆侧支承装置牢固地连接到车辆上部结构或与车辆上部结构相连接的副车架。各个弹性构件和支承装置形成铰接式接合，根据本发明，车辆纵向中央平面两侧的每一侧上仅提供一个铰接式接合。在本发明的背景下，铰接式接合旨在理解为指的是弹性构件与支承装置之间的接合，该接合容许围绕上述两个元件之间的至少一条枢轴线枢转运动。

主要通过本发明所能实现的优点包括在车辆上部结构或副车架上的大大简化的横向板簧轴承。借此在生产和装配期间可以实现节约重量和成本的优势。进一步地，由于在车辆纵向中央平面的两侧都仅提供一个铰接式接合，根据本发明的车轮悬架确保了在车辆行驶操作期间在铰接定位件或轴承上的没有显著水平的阻力的横向板簧移动。

总之，因此横向板簧仅使用两个铰接式接合支承在车辆上部结构或副车架上。

对于车辆上部结构上的横向板簧的特别是低阻轴承（low-resistance bearing），本发明的一种有利实施方式规定铰接式接合具有与横向板簧的主要弯曲轴线（mainbending axis）平行延伸的至少一条枢轴线。

根据本发明的另一个有利实施方式，支承装置备为至少一个半椭圆形的销，在一个特别有利的实施方式中为半圆柱形的销，弹性构件以强制联锁（positive-locking）或实体整合（materially integral）的方式通过例如附着粘合或硫化作用紧靠销的纵向侧面。与弹性构件、例如橡胶构件的材质相比，牢固地连接在车辆上部结构中的销由例如钢铁、铝或其他金属或相应的硬质塑料材料这样的刚性材料或者硬质材料形成。该实施方式提供了铰接式接合的尤为简单的结构这样的重大优势，其区别特别是在于使用尽可能最少数量的组件，从而提供了一种尤为轻质和节约成本的解决方案。由硬质材料形成的销进一步确保了铰接式接合理想的高水平垂直刚度，同时，铰接式接合在横向和旋转方向上的回弹性能够由弹性构件的特殊配置预先限定。以这种方式，如同已经在上述介绍部分大量解释的，可以通过车辆上部结构上或副车架上的横向板簧轴承以所期望的方式影响根据本发明的车轮悬架的期望的动力行为。

本发明的另一个有利实施方式规定支承装置为椭圆形销，在一个特别有利的实施例中为圆柱形的销，该销以强制联锁或实体整合的方式通过例如附着粘合或硫化作用完全容纳在弹性构件上的相应凹部中。正如上文所描述的，在此情况下该销也是由与弹性构件、例如橡胶构件相比硬质的材料、例如铝或钢铁这样的金属及相应的硬质塑料材料形成。相对于之前叙述的优点，该实施方式提供了额外的优点，即在行驶操作期间铰接式接合更易于跟随横向板簧的移动，也就是说，具有更小的阻力。由于弹性构件可以绕着被容纳的销实质自由地旋转，在行驶操作期间，弹性构件在横向板簧移动时受到更小的变形。根据本发明的车轮悬架的迟滞现象由此被普遍地减少。

为了进一步地减少弹性构件与销之间的摩擦，本发明的一个有利的实施方式规定在弹性构件的凹部插入衬套，特别是金属或塑料衬套，在该衬套内容纳椭圆形或圆柱形销。根据本发明的车轮悬架的迟滞现象由此再度减少。

根据本发明的另一个有利实施方式，弹性构件以实体整合的方式通过例如附着粘合或硫化作用与横向板簧连接。以这种方式，在行驶操作期间发生移动的情况下有效地防止弹性构件和横向板簧能够分离。进一步地，其无需使用例如轴承壳、固定夹钳以及诸如此类的保持装置来连接弹性构件与横向板簧，据此，使用根据本发明的车轮悬架可以实现进一步的重量上和成本上优势。

附图说明

本发明的其他优点详述和技术效果在下文中参照附图中举例说明的不同实施方式进行更加详细地阐述，其中：

图1为根据本发明的具有横向板簧的车轮悬架的第一实施例的仰视透图，

图2为图1所示的车轮悬架的仰视图，

图3是根据本发明的具有横向板簧的车轮悬架的第二实施例的后视示意图，

图4为图3所示的横向板簧的内部铰接定位件的放大透视图，

图5为穿过图3所示的横向板簧的内部铰接定位件的剖视图，

图6为根据本发明的具有横向板簧的车轮悬架的第三实施例的后视示意图，

图7为图6所示的横向板簧的内部铰接定位件的放大的透视图，以及

图8为穿过图6所示的横向板簧的内部铰接定位件的剖视图。

附图标记

1 车轮悬架

2 横向板簧

3 车辆纵轴线

4 内部铰接定位件，轴承

5 外部铰接定位件，轴承

6 车辆纵向中央平面

7 副车架

8 轮架

9 车轮悬架

10 弹性构件

11 车辆侧支承装置

12 2的上面

13 2的下面

14 枢轴线

15 车轮悬架

16 弹性构件

17 车辆侧支承装置

18 衬套

具体实施方式

在不同的附图中，对相同的组件规定相同的附体标记，以便于其在总体上也仅仅描述一次。

图1为根据本发明的具有用于车辆的、特别是机动车辆的车轴的横向板簧2的车轮悬架1的第一实施例的仰视透视图。图2为相同横向板簧的仰视图。横向板簧2相对于车辆纵轴线3横向安置，该横向板簧2优选为由复合玻璃纤维材料制成的横向板簧（复合横向板簧）。如图1和图2所示，横向板簧2具有两个内部的、侧向隔开的铰接定位件4或内轴承4，以及在横向板簧2的自由端的两个外部铰接定位件5或外轴承5。该内部和外部的铰接定位件4和5安置在车辆纵向中央平面6的两侧的每一侧。内部铰接定位件4将横向板簧2支承在图1和图2未示出的车辆上部结构或者连接在车辆上部结构的副车架7上。每个横向板簧2的外部铰接定位件5与轮架8连接。

图1和图2未示出并且将在以下作更加详细的阐述的是，横向板簧2在不同情况下在内部铰接定位件4处借助于至少一个弹性构件、例如橡胶构件支承于车辆侧支承装置上，该车辆侧支承装置牢固地连接在车辆上部结构或与车辆上部结构相连接的副车架7上。

在此情况下，弹性构件和车辆侧支承装置形成铰接式接合。根据本发明，该铰接式接合实现了接合的两个元件的围绕至少一个枢轴线枢转运动。优选地，该铰接式接合具有至少一个与横向板簧2的主要弯曲轴线平行延伸的枢轴线。如图1和图2所示的根据本发明的车轮悬架1的实施方式中，该横向板簧2的主要弯曲轴线进一步与车辆纵轴线3平行地延伸。根据本发明，在车辆纵向中央平面6两侧的每一侧设置恰好一个上述铰接式接合。也就是说，内部铰接定位件4在弹性构件和车辆侧支承装置之间仅提供一个铰接式接合。

图3是根据本发明的具有相对于车辆纵轴线3横向安置的横向板簧2的车轮悬架9的第二实施例的后视示意图，特别地，横向板簧2由复合玻璃纤维（复合横向板簧）制成。如前所述，横向板簧2借助于两个内部铰接定位件4支承在车辆上部结构上或者与车辆上部结构连接的副车架7上。此外，图3示出了在车辆行驶操作期间横向板簧2能够呈现出的两种运动状态下的横向板簧2。

图4为图3所示的横向板簧2的内部铰接定位件4的放大的透视图，图5为穿过如图3所示的横向板簧2的相同内部铰接定位件4的剖视图。图3中的横向板簧2的内部铰接定位件4实质上包括弹性构件10、例如橡胶构件和车辆侧支承装置11。车辆侧支承装置11牢固地连接在车辆上部结构或与车辆上部结构连接的副车架7上。在图3所示的根据本发明的车轮悬架9的实施方式中，弹性构件10优选为以实体整合的方式、例如借助于弹性构件10与横向板簧2的附着粘合或硫化作用与横向板簧2连接。如图5所示，在上述实施方式中，弹性构件10优选为仅仅安置在朝向支承装置11的横向板簧2的上面12。在横向板簧2的下面13不设置弹性构件10。

在图4和图5中可以清晰地看到，根据本发明的车轮悬架的所示实施方式中，车辆侧支承装置11为半圆柱形的销，弹性构件10以强制联锁式或实体整合的方式紧靠该销的纵向侧面。以这种方式，弹性构件10和半椭圆形或半圆柱形的销11形成铰接式接合，这使两个接合的元件10和11能够相对于彼此枢转运动。铰接式接合的枢轴线14与横向板簧2的主要弯曲轴线平行延伸，在图3所示的根据本发明的车轮悬架9的实施方式中，横向板簧2的主要弯曲轴线也与车辆纵轴线3平行延伸。铰接式接合的该实施方式提供了尤为简单的结构以及因此的尤为轻质和节约成本的解决方案这样的显著优势，该结构区别特别是在于使用了尽可能最少数量的组件。

与弹性构件10的材料相比，牢固地连接在车辆上部结构或与车辆上部结构相连接的副车架7上的半椭圆形或半圆柱形的销11是由刚性材料或者硬质材料、例如钢铁、铝及其他金属或相应的硬质塑料材料形成。

由硬质材料形成的销11确保了铰接式接合理想的高水平垂直刚度，同时，铰接式接合在侧向和旋转方向上的弹性能够由弹性构件10的具体配置预先限定。进一步地，考虑到横向板簧2在行驶操作期间发生的运动，也可以借助于弹性构件10的相应配置容易地优化枢轴线14相对于横向板簧2的上面12的间隔。以这种方式，可以以期望的方式通过横向板簧2的内部铰接定位件4影响根据本发明的车轮悬架9的期望的动力行为。

特别地，如图5所示，半椭圆形或半圆柱形的销11可以直接地装配到车辆上部结构或副车架7，也就是说，例如可以与其整体地构造。

图6中从后部示意性地示出了根据本发明的车轮悬架15的第三实施例，该车轮悬架15具有相对于车辆纵轴线3横向设置的横向板簧2，特别是由复合玻璃纤维材料制成的横向板簧2（复合横向板簧）。此外，横向板簧2借助于两个内部铰接定位件4支承在车辆上部结构上或者与车辆上部结构连接的副车架7上。

图7为图6所示的横向板簧2的内部铰接定位件4的放大透视图，图8为穿过与图6所示横向板簧2的相同内部铰接定位件4的剖视图。图6所示的横向板簧2的内部铰接定位件4实质上包括弹性构件16、例如橡胶部件，和车辆侧支承装置17。车辆侧支承装置17牢固的连接在车辆上部结构上或与车辆上部结构连接的副车架7上。在根据本发明的车轮悬架15的图6所示实施方式中，弹性构件16优选为以实体整合的方式、例如借助于弹性构件16在横向板簧2上的附着粘合或硫化作用来连接到横向板簧2。特别地，如图8所示，弹性构件16可以仅仅安置在朝向支承装置17的横向板簧2的上面12。

在图7和图8中可以清晰地看到，根据本发明的车轮悬架15的所示实施方式中的车辆侧支承装置17为完全容纳在弹性构件16的相应凹部内的椭圆形或圆柱形的销。以这种方式，弹性构件16和椭圆形或圆柱形的销17形成铰接式接合，其使两个接合的元件16和17能够相对于彼此枢转运动。该铰接式接合的枢轴线14与横向板簧2的主要弯曲轴线平行延伸，在图6所示根据本发明的车轮悬架15的实施方式中，该主要弯曲轴线还与车辆纵轴线3平行延伸。

与弹性构件16的材料相比，牢固地连接在车辆上部结构上或与车辆上部结构相连接的副车架7上的椭圆形或圆柱形的销17是由刚性材料或者硬质材料、例如钢铁、铝及其他金属或相应的硬质塑料材料形成。由硬质材料形成的销17确保了铰接式接合理想的高水平垂直刚度，同时铰接式接合在侧向上的弹性能够由弹性构件16的具体配置预先限定。进一步地，考虑到横向板簧2在行驶操作期间发生的运动，通过弹性构件16的相应配置可以容易地优化枢轴线14相对于横向板簧2上面12的间距。以这种方式，可以借助于横向板簧2上的内部铰接定位件4以期望的方式影响根据本发明的车轮悬架15的期望的动力行为。

就上述的车轮悬架9而言，该车轮悬架15提供了额外的优点，即在行驶操作期间铰接式接合更易于跟随横向板簧2的移动，也就是说，具有更小的阻力。由于弹性构件16可以绕着被容纳的销17实质自由地旋转，在车辆行驶操作期间，弹性构件16在横向板簧2移动时受到更小的变形。根据本发明的车轮悬架的迟滞现象由此普遍地减少。

如图8所示，为了进一步地减少弹性构件16与销17之间产生的摩擦，在图6所示的根据本发明的车轮悬架15的实施方式中，在弹性构件16的凹部另外地插入衬套18，特别是金属或塑料衬套。在该衬套18内容纳椭圆形或圆柱形销17。根据本发明的车轮悬架的迟滞现象由此再度减少。

以上所述的根据本发明的用于车辆、特别是机动车辆的车轮悬架并不限于此处公开的实施方式，相反，还包含了具有相同效果的其他实施方式。

在优选的实施方式中，根据本发明的具有相对于车辆纵轴线横向设置的横向板簧的车轮悬架用于车辆、特别是机动车辆中。

Claims (5)

1.一种具有横向板簧(2)的车辆的车轮悬架，该横向板簧(2)相对于车辆纵轴线(3)横向安置，并且在车辆纵向中央平面(6)两侧的每一侧借助于至少一个弹性构件支承在车辆侧支承装置上，该车辆侧支承装置牢固地连接在车辆上部结构或与车辆上部结构相连接的副车架(7)上，弹性构件和支承装置形成铰接式接合，

其特征在于，在车辆纵向中央平面(6)的两侧的每一侧仅提供一个铰接式接合，

支承装置为完全容纳在弹性构件上的相应凹部内的椭圆形或圆柱形的销，

弹性构件 以实体整合的方式与横向板簧(2)连接。

2.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，所述铰接式接合具有与横向板簧(2)的主要弯曲轴线平行延伸的至少一条枢轴线(14)。

3.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，在弹性构件的凹部插入容纳椭圆形或圆柱形销(17)的衬套(18)。

4.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，弹性构件 仅安置在朝向支承装置的横向板簧(2)的上面(12)。

5.根据权利要求1所述的车轮悬架，其特征在于，横向板簧(2)由复合玻璃纤维材料制成。