CN109070671B - 具有由纤维复合材料制成的车轮导向板簧元件的车辆独立悬架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双轮辙车辆的独立悬架，其包括下板簧元件(1)，该下板簧元件以纤维复合材料构造并且与以弹簧减震支柱形式设置的减震器(2)共同承担对于车轮(5)的车轮导向，该下板簧元件在一侧连接在轮架(3)上并且在另一侧连接在轴架或直接连接在车身(6)上。在此，所述下板簧元件(1)至少大致沿车辆横向方向定向并且在车身侧具有支撑基座，该支撑基座的沿车辆纵向方向测得的长度至少是沿车辆横向方向测得的下板簧元件(1)长度的0.4倍，并且下板簧元件(1)沿车辆竖直方向看设置在车轮旋转轴线下方。

Description

具有由纤维复合材料制成的车轮导向板簧元件的车辆独立 悬架

技术领域

本发明涉及一种双轮辙车辆的独立悬架，其包括下板簧元件，该下板簧元件以纤维复合材料构造并且与以弹簧减震支柱形式设置的减震器共同承担对于车轮的车轮导向，该下板簧元件在一侧连接在轮架上并且在另一侧连接在轴架或直接连接在车身上。现有技术除了DE 102013207910 A1和DE 102014208403 A1以及DE 102012221678 A1之外，还参考了DE 102008043330 A1。

背景技术

一种在机动车中最简单且最广泛使用的车轴、尤其是作为轿车的前轴是所谓的弹簧减震支柱轴，其包括为车轮导向的减震器、与减震器同轴设置的螺旋弹簧和下横向导臂，该横向导臂大多构造为三角形悬挂臂架或镰刀形导臂。该横向导臂通过车轮侧的球形铰链与轮架连接并且通常通过两个橡胶轴承与车身或轴架连接。在此，所提到的球形铰链与弹簧-弹簧减震支柱的支撑轴承共同定义车轮的转向轴线。由于弹簧相对于弹簧减震支柱同轴设置，因此需要相对高的支撑轴承位置，以便在轮胎罩上方提供弹簧所需的结构空间，这是因为设置在轮胎罩旁会导致车辆转向几何形状的显著缺点并且沿车辆横向方向具有高的结构空间需求。

在开头最后提到的文献中示出一种类似于弹簧减震支柱轴设计的车轮悬架，其具有所谓的以纤维增强塑料构造的弹簧导臂模块，该模块包括至少一个弯曲弹性的纵向导臂和弯曲弹性的横向导臂。在该文献中明确地写出，在仅设置一个唯一的纵向导臂时，其弹簧作用不足，因此提出一个附加(传统)的螺旋弹簧。后者应当仅在使用两个并联纵向导臂的情况下省却，但这会占用大量结构空间。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种相对于此改进的、按照本发明的独立悬架。

一种双轮辙车辆的独立悬架包括下板簧元件，该下板簧元件以纤维复合材料构造并且与以弹簧减震支柱形式设置的减震器共同承担对于车轮的车轮导向，该下板簧元件在一侧连接在轮架上并且在另一侧连接在轴架或直接连接在车身上，所述下板簧元件至少大致沿车辆横向方向定向并且在车身侧具有支撑基座，该支撑基座的沿车辆纵向方向测得的长度至少是沿车辆横向方向测得的板簧元件长度的0.4倍。

特别优选板簧元件构造成至少大致扁平或平面的。

另外规定，下板簧元件沿车辆竖直方向看设置在车轮旋转轴线下方。

在本发明的第一种可能的实施方式中，除了该下板簧元件和减震器之外未设置其它为不可转向车轮的轮架导向的元件。通过表述“至少大致”或“专门的定向”在此隐含地表示，根据本发明的板簧元件仅在其两个端部区段中(相对于下板簧元件的纵向延伸)被连接或固定，更确切地说在一侧连接或固定在轮架上(车轮侧)并且在另一侧连接或固定在车身上(或在轴架、即车身侧)。根据本发明的下板簧元件的宽长比在此甚至可接近值“1”，即从至少0.4的比值出发，该宽长比的值也可处于0.39或0.8的量级内；但宽长比优选处于0.4至0.5的范围内。

已经发现，当纤维复合板簧元件至少在其车身侧的支撑部上具有足够的宽度时，根本就不需要同类文献中的所谓纵向导臂。所谓的支撑基座(在其上或借助其，板簧元件抗扭矩地、即因此在中间未连接铰链或橡胶弹性轴承的情况下连接，从而在连接区段中杜绝了板簧元件和车身或轴架之间的任何相对运动)横向于板簧元件的纵向方向并且因此(至少大致)沿车辆纵向方向被测量并且应至少是板簧元件在其车身侧支撑基座和其轮架侧支撑基座之间的沿车辆横向方向测得的长度的一半。特别是在前轮悬架的情况下，即当车轮应可转向时，轮架侧支撑基座可具有比车身侧支撑基座更窄或更小的长度。在用于可转向车轮的车轮悬架中的根据本发明的板簧元件的轮架侧支撑基座的长度可约为车身侧支撑基座的一半；但在可用空间足够或在不可转向车轮的情况下也可等于或仅略小于车身侧支撑基座。

为了实现根据本发明悬挂或导向的车轮的可转向性，提出一种例如作为所谓的雷沃转向节(Revo-Knuckle)原则上已知的、具有集成的转向旋转轴线的两件式轮架(例如参见开头所提DE 102012221678 A1的图3)。由此产生的转向旋转轴线向车轮中心的靠近确保了有利的干涉力杠杆臂，因此这种独立悬架也适合于作用在车轮上的高驱动扭矩。转向几何特征参数、如主销内倾角和主销后倾角以及转向半径因此也可像在双横拉杆-车轴中那样几乎自由地调节或实现并且这些转向几何特征参数不受传统弹簧减震支柱轴的结构空间限制。有利的是，在本发明中基于构成弹簧导臂的板簧元件在不可转向轮架部件上的抗扭矩连接，不再需要在具有雷沃转向节的传统弹簧减震支柱轴中所需的对轮架不可转向部件或不可转向元件围绕竖轴的旋转自由度的限制。此外，通过集成在轮架中的转向旋转轴线，可有利地以比在传统弹簧减震支柱轴中更大的自由度来选择车轮导向减震器的支撑轴承位置，从而可在减震器的(车身侧)支撑轴承区域中实现特别低的车辆车身线。

为了减小纵向力下的车辆俯仰角，还提出，至少根据本发明的车轮导向板簧元件的车身侧连接在侧视图中是倾斜的，也就是说，板簧元件沿车辆横向方向看相对于水平面倾斜地连接到车身上。在轮架侧也可如此设计，但板簧元件在轮架侧也可以是大致水平的(即平行于车辆的车道)。通过该措施，在弹性缩入运动和弹性伸出运动中产生的车轮支承点或车轮中心轨迹也是倾斜的并且因此对应于通过车轮悬架的运动学分析得知的起动和制动支撑角度。但考虑到在弹性缩入运动和弹性伸出运动运动中下板簧元件围绕车辆横向轴线的叠加扭转，该倾斜位置应限制在0°至10°之间的值上。有利的是，在车辆前轴上用作弹簧导臂的板簧元件向后(即逆着车辆行驶方向)在上方倾斜上升约3°至5°，而在车辆后轴上板簧元件可向后下方倾斜下降约4°至7°。

关于车轮导向下板簧元件在轮架上和车身上(例如抗扭矩)的连接，该连接优选力锁合地实现，即板簧元件优选在使用螺栓的情况下力锁合地连接在轮架和/或轴架或车身上，并且在此可以为了沿车辆横向方向传递拉力和/或压力而设置至少大致楔形的形锁合。根据本发明的板簧元件(其在将根据本发明的独立悬架与传统弹簧减震支柱轴进行比较时代替同轴于减震器设置的螺旋弹簧)除了能吸收车身和轮架之间出现的来自车轮负荷的竖直力之外还可支撑所有在行驶运行中产生的动态外力如驱动力、制动力和侧向力。为了支撑纵向力和力矩，如上所述在此设置沿车辆纵向方向测量尽可能宽的支撑基座。在轿车中，这种支撑基座的尺寸或长度在设有一个适合尺寸的板簧元件时在车身侧处于250mm至400mm的范围内并且在轮架侧必要时视(可转向)车轮按需转向的空间需求而定处于120mm至200mm的范围内。在车辆后轴上在车轮侧可设置更大的在200mm至300mm量级内的支撑基座，因为在那里无需考虑明显的车轮转向。

另外，所述一个构成车轮导向弹簧导臂的板簧元件在此应具有足够长度，以便在不超过允许应力的情况下提供所需的弹性缩入运动和弹性伸出运动行程。当(如下面建议的那样)纤维复合材料由适合的塑料基质和玻璃纤维作为增强纤维制成时，根据车辆重量等级，在轿车的情况下，适合的长度可处于350mm至550mm的量级中。通过双侧抗扭矩连接可靠避免了在侧向力作用下发生纵向弯曲的危险。板簧元件的这种(端侧)连接例如可通过已经提到的螺栓来实现，所述螺栓贯穿板簧元件，但这基于纤维复合材料的设计而需要专门用于此的加工或可以依材料而定。因此，作为替代方案可设置适合的锁块来实现抗扭矩连接，这些锁块借助多个螺栓固定在轮架或车身上并且适合地夹紧(在以正确形状生产之后未进一步加工的)板簧元件。在弓形包围板簧元件的螺栓中，这种类型的力导入作为具有钢板弹簧夹板的钢板弹簧夹而众所周知。

考虑到拉力/压力的传递，借助合适设计的元件(所述元件将下板簧元件在力锁合连接意义上夹紧在它们之间或它们与轮架或车身之间)可同时提供附加的形锁合，该形锁合例如构造成楔形的(具有沿车辆横向方向升高的楔形表面)。特别优选一种具有一开始升高并且随后下降的楔形表面的双楔形式的设计，因为由此在紧凑的结构中不仅可为待由板簧元件传递的拉力也可为朝向最小结构空间的压力提供有效的形锁合。在此，楔形表面的不对称设计可有助于例如以较陡的楔角传递高拉力并以较缓的楔角传递较低的压力，以便一方面提供足够的形锁合并且另一方面提供足够的投影面积，从而防止螺栓预紧力(用于力锁合连接)在板簧元件的纤维复合材料中引起不允许的高压应力。

根据一种有利的扩展方案，根据本发明的板簧元件(或所谓的车轮导向弹簧导臂)的至少一个沿车辆行驶方向看的边缘区域相对于位于所述边缘区域之间的区段被增强地构造。术语“增强”在此尤其是表示：板簧元件的沿车辆竖轴方向测得的厚度沿其两个边缘中的至少一个边缘比各边缘之间的区域更大。替代或附加地，所述增强可通过设置在纤维复合材料中的增强纤维实现；优选这些增强纤维在两个(沿车辆横向方向延伸的)边缘区域中单向地(类似于板簧元件)至少大致沿车辆横向方向延伸。因此，在两个边缘区域之间存在较薄的受剪区，在受剪区中，增强纤维层以±45°角(相对于车辆横向方向或车辆纵向方向)延伸。因此，板簧元件的边缘区域主要吸收待传递的拉力/压力和弯矩，而位于边缘区域之间的所谓的受剪区则支撑围绕车轮轴线的扭矩，这也已经在开头提到的DE102014208403 A1中被提到。

有利的是，通过有针对性地设计所述受剪区的屈曲特性，可有针对性地调节根据本发明的车轮悬架在施加制动扭矩时的转向趋势。尤其是由此可在前轴上调节制动力下的车轮外倾趋势并在后轴上调节制动力下的前束趋势。屈曲特性的上述控制在此通过与(在结构位置中)完全平坦的(在板簧元件所述边缘区域之间的)受剪区平面设计的预设偏差产生，即受剪区在目标部位上具有小的预成型凸起。这种预设的变形控制在负荷下的变形、即屈曲特性。但在此也应确保板簧元件在高负荷下具有足够的稳定性；必须避免过大的变形路径和屈曲。

此外，一方面通过板簧元件或车轮导向弹簧导臂的弯曲线设计并且另一方面通过减震器的倾斜位置(在沿行驶方向从后方看的视图中)有针对性地调节根据本发明的车轮悬架在弹簧行程上的前束和外倾特性，在此，大的减震器倾斜伴随着(车轮的)高外倾梯度。弯曲线也决定在弹性缩入运动时车轴的轮距变化，考虑到牵引和直行特性，所述轮距变化不应选择得过大。通过在车身侧导入的围绕车辆纵向轴线的力矩可补偿转弯时的侧倾角，因为弯道外侧的板簧元件导入车身的弯矩更大并且弯道内侧的弹簧导臂的弯矩更小，从而产生反向于车身倾斜起作用的合力矩。由此，省却一个独立的横向稳定器或者最多仅在车辆的一个车轴上仍需要这种横向稳定器来调节自行转向性能。

此外，根据本发明规定的板簧元件或弹簧导臂的轮架侧端部区段可在未安装状态中构造成围绕车辆纵向轴线弯曲的并且因此在安装状态中向轮架施加围绕车辆纵向轴线的力矩。因此可实现减震器上的横向力补偿，因为(构成弹簧导臂的)板簧元件的轮架侧端部在安装时围绕车辆纵向轴线如此变形，以致在结构位置中产生的力矩相应于由车轮支承力与弹力作用点之间的偏移产生的力矩，这在开头提到的DE102012221678A1中被详细描述。

最后，考虑到本发明车轮悬架尽可能低的结构高度，在可驱动车轮中也提出：减震器在驱动轴旁以其下边缘以不大于减震器直径的程度沿竖轴方向与板簧元件间隔开地设置。在此，在车辆前轴上，减震器可优选设置在车轮中心前方，因为一方面可用空间因为弯道外侧较小的最大转向角而更大并且另一方面在侧视图中向后上方的倾斜位置在高度弹性缩入运动时减小本发明板簧元件的负荷。外部组合的纵向力和竖向力的向后定向的分量通过减震器反作用力的向前定向的纵向分量及其通常集成的辅助弹簧部分地补偿。

在上述段落中列出的、仅具有唯一的下弹簧导臂的解决方案尤其对于具有较低车轮负荷和较低纵向力及侧向力的小型车辆特别有用。但在更高的车轮负荷下这些负荷必须仅通过一个构件、即唯一的弹簧导臂来支撑。在此可能在纤维增强弹簧导臂的边缘纤维中产生较高的应力和应变，它们随着构件厚度的增加而增加。另一方面，需要纤维复合弹簧导臂的最小壁厚来确保在高纵向力及侧向力下的稳定性。随着车轮负荷的增加，这种目标冲突越来越难以解决。

因此，在本发明的另一种实施方式中规定，至少一个至少大致沿车辆横向方向定向的上方的第二板簧元件连接轮架与车身。所述上板簧元件在此优选设置在车辆轮胎的轮胎轮廓上方。

因此，两个板簧元件(即上和下板簧元件)连接轮架与车身、尤其与车辆轴架。在一种优选实施方式中，所述板簧元件抗扭矩地连接在轮架上和车身上。“抗扭矩”在该意义中表示板簧元件在中间没有铰链或橡胶弹性轴承的情况下进行连接。

特别优选一个板簧元件或两个板簧元件构造成至少大致扁平或平面的。

在本发明的一种特别优选的实施方式中，轮架通过两个板簧元件与车身或轴架连接。但作为替代方案也可想到，多于两个板簧元件、例如分别两个上板簧元件和两个下板簧元件连接轮架与车身。因此，一个第一板簧元件和一个第二板簧元件也可分成两个板簧元件。下面讨论两个板簧元件。但不可将正好两个板簧元件的实施方式看作是限制性的。

如已经提到的，各板簧元件至少沿车辆横向方向定向，板簧元件特别优选仅在其两个端部区段(相对于板簧元件的纵向延伸)中被连接或固定，更确切地说，在一侧连接或固定在轮架上并且在另一侧连接或固定在车身或轴架上。

如更上面已经所述，下板簧元件沿车辆竖直方向看设置在车轮旋转轴线下方并且上板簧元件设置在车辆轮胎的轮胎轮廓上方。

在此，上板簧元件可连接到轮架的悬臂上，该悬臂在现有技术中也被称为所谓的鹅颈管。

通过示例性地将上板簧元件设置在车辆轮胎的轮胎轮廓上方并且将下板簧元件设置在车轮旋转轴线下方，可确保两个板簧元件彼此间隔开足够大的距离，从而可实现更好的侧向力支撑以及在高的纵向和侧向力下实现抵抗板簧元件弯折的高稳定性。

在本发明的另一种优选实施方式中，上方的第二板簧元件沿车辆横向方向看超过车轮中心纵向平面。

通过将上板簧元件如上述设置在轮胎轮廓上方，上板簧元件可沿车辆横向方向或在其长度上构造得更长，上板簧元件甚至可伸出超过车轮中心纵向平面。因此，可有利地在不超过允许应力的情况下确保足够大的弹性缩入运动和弹性伸出运动行程。换句话说，该实施方式即使在车轮负荷很高的情况下也可实现低的弹簧刚度。因此，可实现更灵活的尺寸设计和更舒适的板簧元件调整。

优选两个板簧元件中的至少一个、但特别优选两个板簧元件由纤维增强材料、尤其是纤维复合塑料制成。在此，例如玻璃纤维增强塑料适合用于构造板簧元件。根据本发明的独立悬架能实现：尤其在使用纤维增强塑料作为板簧元件时，该板簧元件可具有较小的壁厚，从而改善了开头提到的在高壁厚时边缘纤维的高应力和应变的问题。

板簧元件除了具有足够长度(沿车辆横向方向)外，也优选具有足够宽度，即沿车辆纵向方向看足够长的支撑基座。在本发明意义中，支撑基座是指板簧元件在其上或借助其进行连接的一侧。在此特别优选板簧元件在车身侧具有支撑基座，其沿车辆纵向方向测得的长度至少相应于沿车辆横向长度测得的板簧元件长度的0.4倍。因此，板簧元件的宽长比可接近值“1”，即从所给出的至少0.4的比值出发，该宽长比的值也可处于0.39或0.8的量级内；但宽长比优选处于0.4至0.5的范围内。

尤其是在前轮悬架中、即当车轮应可转向时，每个板簧元件、尤其是下板簧元件的轮架侧支撑基座可构造得更窄。轮架侧支撑基座的长度可以是车身侧支撑基座的大约一半。但在可用空间足够或在不可转向车轮的情况下，轮架侧支撑基座也可等于或仅略小于车身侧支撑基座地构造。

根据本发明的独立悬架既可构造在驱动车轴(通常是后轴)上，也可构造在非驱动车轴上。根据本发明的独立悬架也可构造在具有可转向车轮或不可转向车轮的车轴上。

在根据本发明的独立悬架的一种实施方式中，在可转向或转向轮中、通常在前轴上，轮架优选构造成两件式的。根据所谓的雷沃转向节原理，在此轮架优选构造成两件式的、即可转向轮架部件和通过两个板簧元件导向的、不可转向轮架部件且具有集成的转向旋转轴线。可转向轮架部件在此可通过不可转向轮架部件和转向横拉杆导向。两个板簧元件可连接到不可转向轮架部件上。减震器也优选铰接连接在不可转向轮架部件上。在这种轮架原理中实现的转向旋转轴线向车轮中心的靠近确保了有利的干涉力杠杆臂，因此这种独立悬架也适合于作用在车轮上的高驱动扭矩。

在本发明的另一种有利实施方式中，至少下方的第一板簧元件至少在车身侧沿车辆横向方向看相对于水平面倾斜。为此，至少下板簧元件的车身侧连接在侧视图中是倾斜的。在轮架侧也可如此设计，但下板簧元件在轮架侧也可基本上水平地(即平行于车道)定向。(尤其是车身侧连接的)这种倾斜位置可减小纵向力下的车辆俯仰角。在弹性缩入运动和弹性伸出运动运动时产生的车轮支承点轨迹也是倾斜的并且因此对应于通过车轮悬架的运动学分析得知的起动和制动支撑角度。但考虑到(下)板簧元件在弹性缩入运动和弹性伸出运动时围绕车辆横向轴线的叠加扭转，该倾斜位置优选应限制在0°至10°之间的值上。有利的是，在车辆前轴上的下板簧元件向后(即逆着车辆行驶方向)在上方倾斜上升约3°至5°，而在车辆后轴上的下板簧元件可向后下方倾斜下降约4°至7°。

在本发明的下一种优选实施方式中，板簧元件(其也可称为弹簧导臂)力锁合地连接在轮架上或者轴架或车身上。如开头所述，板簧元件的连接、尤其是轮架侧连接优选是抗扭矩的，即在中间没有连接铰链或橡胶弹性轴承。另外还优选上述在轮架上或者轴架或车身上的力锁合连接。例如为此可使用螺栓。

作为板簧元件在轮架上或者车身/轴架上的力锁合连接的另一种可能性，可设置适合的锁块，其借助多个螺栓固定在轮架或车身上并且适合地夹紧(在以正确形状生产之后未进一步加工的)板簧元件。为了更好的声学解耦，在此还可在夹紧连接之间中间插入橡胶层。

为了沿车辆横向方向传递拉力/压力，特别优选在轮架或车身与板簧元件之间设置附加的形锁合。该形锁合优选构造成楔形的，楔形表面沿车辆横向方向升高。特别优选一种具有一开始升高并且随后下降的楔形表面的双楔形式的设计，因为由此在紧凑的结构中不仅可为待由板簧元件传递的拉力也可为朝向最小结构空间的压力提供有效的形锁合。在此，楔形表面的不对称设计可有助于例如以较陡的楔角传递高拉力并以较缓的楔角传递较低的压力，以便一方面提供足够的形锁合并且另一方面提供足够的投影面积，从而防止螺栓预紧力(用于力锁合连接)在板簧元件的纤维复合材料中引起不允许的高压应力。因此，所述板簧元件或其中之一(板簧元件也承担弹簧功能)除了吸收车身和轮架之间出现的来自车轮负荷的竖直力之外也可支撑所有由驱动运行产生的动态外力如驱动力、制动力和侧向力。

为了最佳地支撑纵向力和力矩，在此如上所述设置沿车辆纵向方向看尽可能宽的支撑基座。在轿车中，这种支撑基座的尺寸或长度在设置两个适合尺寸的板簧元件的情况下在车身侧处于250mm至400mm的范围内并且在轮架侧可能由于可转向并按需转向车轮所需的空间需求而处于120mm至200mm的范围内。在不可转向车轮中、即通常在车辆后轴上在车轮侧可设置更大的在200mm至300mm量级内的支撑基座，因为在那里无需考虑明显的车轮转向。

在另一种有利的实施方式中，两个板簧元件中的至少一个板簧元件的至少一个沿车辆行驶方向看的边缘区域可相对于位于所述边缘区域之间的区段增强地构造。“增强”在该意义中尤其是表示：所述一个或两个板簧元件的沿车辆竖直方向测得的厚度沿其两个边缘中的至少一个比各边缘之间的区域更大。替代或附加地，所述增强可通过设置在纤维复合材料中的增强纤维实现；优选这些增强纤维在边缘区域中单向地(类似于板簧元件)至少大致沿车辆横向方向延伸。因此，在两个边缘区域之间存在薄的受剪区，在受剪区中，增强纤维层以±45°角(相对于车辆横向方向或车辆纵向方向)延伸。因此，所述一个或两个板簧元件的边缘区域主要吸收待传递的拉力/压力和弯矩，而位于各边缘区域间的所谓的受剪区则支撑围绕车轮轴线的扭矩。

最后，考虑到本发明车轮悬架尽可能低的结构高度，在驱动车轮中也可提出，减震器在驱动轴旁以其下边缘以不大于减震器直径的程度沿车辆竖直方向与下板簧元件间隔开地设置。

此外也有利的是，将减震器沿车辆竖直方向看尽可能低地连接到轮架上，使得减震器的支撑轴承尽可能靠近上板簧元件的力导入部位。因此，减震器和上方的第二板簧元件可借助共同的装置或共同的构件连接到车身或轴架上。此外，减震器的尽可能低的连接实现低罩线。

在本发明的另一种优选实施方式中，在上板簧元件中设置凹口或通孔，减震器的部件或附件可穿过该凹口或通孔。

本发明通过将弹簧力分配到两个板簧元件上可在实现弹簧元件更小壁厚的同时确保高稳定性，以防在侧向力和纵向力下的弯折。由于考虑到高的车轮负荷、大的弹簧行程和可调阻尼，具有本发明独立悬架的车轴方案尤其是适于满足中高端车辆的提高的要求。

这些和其它特征除了由说明书也由附图给出，各个特征不仅可单独而且也可多个以组合的方式实现于本发明的实施方式中并且构成有利的且本身可保护的实施方式，对于这些实施方式在此要求保护。

附图说明

在附图中以不同视图示出不同实施例。

在图1a至4c中分别示出根据本发明的仅具有唯一一个下板簧元件的独立悬架的实施例，在这些附图中除了附图标记5之外为相同元件使用相同的附图标记。

相应示出根据本发明的轿车左轮悬架的重要元件，具体而言：

图1a、1b以两个不同等距视图示出非驱动前轮；

图2a、2b以两个不同等距视图示出驱动前轮，且为清楚起见省却转向横拉杆；

图3a以逆着行驶方向的视图示出驱动后轮；

图3b以(看向车道的)俯视图示出该驱动后轮；

图3c以等距视图示出该后轮；

图4a示出板簧元件的钢板弹簧夹夹紧；

图4b示出借助中心螺栓的板簧夹紧；

图4c示出在板簧元件旁借助多个螺栓的板簧夹紧，且分别(即在图4a、4b、4c中)用于图3a-3c中的后轮；

在图5和图6中示出根据本发明的具有两个板簧元件的独立悬架的一种实施例；

图5在此以沿行驶方向从后方看的三维视图示出根据本发明的独立悬架的一种实施例；

图6以从斜前方看的三维视图示出与图5相同的实施例。

具体实施方式

在此所有详细描述的特征对于本发明能够是重要的。

一个板簧元件1作为所谓的弹簧导臂设置在独立悬架中，以便在与常见减震器2的共同作用下为车轮导向并且同时减少其相对于仅局部示出的车身6的振动，减震器2如通常一样设置用于减少车轮竖直的弹性缩入运动和弹性伸出运动。车轮本身未在附图中示出，而是仅示出相应独立悬架的轮架3，在该轮架上在中间功能连接车轮轴承单元的情况下通常可旋转地安装未示出的车轮连同在图1a-3b可见的制动盘5。在图3c-4c中，制动盘5基本上被制动器保护板4覆盖。在当前为了使未示出的车轮也具有附图标记，车轮也同时使用紧邻车轮或位于车轮轮辋内的制动盘5的附图标记5。

对于所有实施例(并且因此对于所有附图)适用的是：减震器2与轮架3刚性连接并且因此部分地、至少在不相应于减震器2运动自由度的空间方向上为轮架导向，并且减震器通过其上方的支撑轴承2a通常略微弹性地与车身(在此未示出)连接。此外，在所有附图中示出车身的车身纵梁6的一部分，板簧元件1固定在该部分上。因此，附图标记6也概括地表示车身并且其在下文中被称为车身6。此外，该纵梁6也可以是未进一步示出的轴架的纵梁。

现在参考分别示出前轮悬架的图1(a、b)和图2(a、b)，在那里示出或安装的轮架3是多件式的并具有集成的转向旋转轴线，从而该轮架除了与减震器2刚性连接的第一轮架部件3a之外还包括可相对于第一轮架部件围绕该车轮悬架的转向旋转轴线旋转的第二轮架部件3b，车轮5(本身可围绕车轮旋转轴线旋转)最后法兰连接到第二轮架部件上。第二轮架部件3b的这种旋转自由度(以及车轮5的转向旋转自由度)通过仅在图1a、1b中示出的转向横拉杆7约束，该转向横拉杆7通常可借助于可转向机构沿车辆横向方向移动。为清楚起见，后者未在图2a、2b中示出(然而当然也存在于那里)，因为在图2(a、b)中示出设置用于驱动车轮5的驱动轴8。

板簧元件1在一种或每种示出的根据本发明的车轮悬架中与减震器2共同为车轮5和轮架3导向(并且在图1(a、b)、2(a、b)中为第一轮架部件3a导向)，板簧元件是扁平的、大致梯形的元件，该元件以其更大的纵向延伸沿车辆横向方向定向，所述车辆横向方向垂直于在附图中被代表性示出的车轮5延伸。板簧元件1以其较短边沿车辆纵向方向定向，所述车辆纵向方向至少在这些实施例中与局部示出的车身纵梁6的纵向延伸重合或与其平行。车辆行驶方向F相同地定向并且相对于车辆或车身向前定向，车辆横向方向在水平面中看垂直于车辆行驶方向。

板簧元件1的沿行驶方向F看的前边缘区域1v和板簧元件的沿行驶方向F看的后边缘区域1h相对于位于所述边缘区域1v、1h之间的区域或区段1s(该区段可大致被看作受剪区)被增强，即沿车辆竖轴方向H(其仅在图1b、3a中示出)看构造得比受剪区-区域1s更厚。在此，板簧元件1在所有实施例中仅借助其增强边缘区域1v、1h的两个端部区段在一侧抗扭矩地连接到轮架3上并且在另一侧抗扭矩地连接到车身6或车身纵梁6上，但这绝不是强制性特征。沿车辆纵向方向(F)测得的在两个最外侧棱边、即沿行驶方向F看抗扭矩连接的边缘区域1v、1h的最前面的棱边和最后面的棱边之间的距离构成轮架3上或车身6上的相应支撑基座。

在图4a、4b、4c中示出这种抗扭矩连接的设计示例。图4a示出所谓的钢板弹簧夹夹紧，在此，板簧元件1的后边缘区域1h和前边缘区域1v的朝向轮架3的端部区段借助管夹或者按照管夹的形式固定在轮架3上。类似地，板簧元件1的后边缘区域1h和前边缘区域1v的朝向车身6的端部区段借助管夹或者按照管夹的形式固定在车身6上。分别设置在轮架3和车身6上且适合地成形的固定区段3f或6f以及板簧元件1的贴靠在固定区段3f和6f上的相应边缘区域端部区段为此被所谓的以U形拉紧螺栓元件形式的钢板弹簧夹(Brige)包围。在该钢板弹簧夹的自由端部上拧上螺母，螺母将设置在板簧元件相应边缘区域自由端部的与相应固定区段(3f、6f)相对置的一侧上的钢板弹簧夹板11压紧到边缘区域端部区段上。至少在这种类型的抗扭矩连接中，板簧元件1的所谓的受剪区-区域1s相对于其边缘区域端部区段沿车辆横向方向看略微回缩，因为否则钢板弹簧夹必须贯穿所述受剪区区域1s。

在根据图4b的实施方式中，抗扭矩连接分别通过一个螺栓13贯穿板簧元件1实现，因为在此板簧元件1的每个边缘区域1h、1v的每个端部区段以最简单的方式与其相应的配合件、即轮架3的固定区段3f或车身6的固定区段6f用螺纹拧紧、即力锁合地连接。在车身6上螺栓13不可见，因为该螺栓从下方装入；代表性地以虚线示出螺栓轴线并用附图标记13表示。板簧元件1的相应边缘区域端部区段在此应适合地设计或构造用于被传统螺栓13(连同建立力锁合并且在此集成在车身中的螺母)贯穿。

在根据图4c的实施方式中也设置螺栓13用于实现抗扭矩的力锁合连接，但它们在此不贯穿板簧的边缘区域端部区段，而是在此分别设置四个螺栓13，在相应边缘区域端部区段的每一侧上设置其中两个(类似于图4a的钢板弹簧夹夹紧)并且这些螺栓又共同借助一个在功能上相应于图4a中的钢板弹簧夹板11的板元件11将板簧元件1的相应边缘区域端部区段夹紧到轮架3或车身6的相应固定区段3f或6f上。

现在参考图3a-3c示出根据本发明的后轮悬架，其不允许车轮5转向。因此，轮架3相应简单地设计。尤其是由反向于行驶方向示出的图3a可以看出，板簧元件1的沿行驶方向的前边缘区域1v沿竖轴方向H看略高于其后缘区域1h。因此，在沿车辆横向方向看时，板簧元件1在车身侧和轮架侧相对于水平面略微倾斜地连接。图3a和3c还表明，即使在驱动轮的情况下也可实现低的总结构高度(其沿竖轴方向H从车道测量至减震器2的支撑轴承2a)，这是因为减震器2在驱动轴8的轮架侧波纹管旁以其下边缘略微高于板簧元件1定位或者说如此固定在轮架3上。

最后，再列出一些先前未提及的本发明独立悬架的优点。通过纤维复合塑料(作为板簧元件1的材料)相对高的自身阻尼而产生车轮导向相对于滚动噪声和轮胎侧激励的高声学解耦潜力。在前轴和后轴上安装或待安装的构件数量都低于相应的传统车轴设计方案，在此安装空间需求减小，这在前轴上能实现良好的转向运动学并在低重量下保持小的干扰，重量优势也适用于后轴。此外，也可在没有主动侧倾稳定措施的情况下实现小的侧倾角。

图5示出由驱动轴61驱动的车辆前轴的独立悬架。该独立悬架在此包括可转向车轮和轮架21，在轮架上设置弹簧减震支柱形式的减震器31。在轮架21上设置两个至少大致沿车辆横向方向Q定向的板簧元件41、51，所述板簧元件连接轮架21与未示出的车身或同样未示出的轴架。

尤其是如图6可见，轮架21根据所谓的雷沃转向节(Revo Knuckle)原理构造成两件式的，即包括可转向轮架部件2.11和不可转向轮架部件2.21。在车轮的转向运动中，可转向轮架部件2.11随车轮一起旋转，而不可转向轮架部件2.21保持在其初始位置中。两个板簧元件41、51以及减震器31在此连接在不可转向轮架部件2.21上。减震器31铰接地连接在轮架部件2.21上并且因此不参与车轮导向任务。可转向轮架部件2.11通过不可转向轮架部件2.21和转向横拉杆71导向。

由图5可见，下方的第一板簧元件41沿车辆竖直方向H看设置在车轮旋转轴线D下方，而上方的第二板簧元件51设置在车轮旋转轴线D上方并且甚至设置在车辆轮胎1的轮胎轮廓K上方。两个板簧元件41、51共同承担弹簧和车轮导向功能，因此不再需要现有技术中常用的弹簧。除了提到的车轮导向功能之外，为了能承担足够的弹簧功能，在该具体示例中两个板簧元件41、51由纤维增强塑料、尤其是玻璃纤维增强塑料制成。

为了在弹簧作用和负荷吸收方面能实现最佳性能，上横向板簧元件51沿车辆横向方向Q朝车辆外部方向伸出超过车轮中心纵向平面M。这能实现上板簧元件51足够长的设计。

下板簧元件41在此沿车辆竖直方向H看在更下方连接到轮架21上，使得上板簧元件41和下板簧元件51之间的竖直距离尽可能大。这能实现在高纵向力和侧向力时板簧元件41、51在纵向弯曲方面的高稳定性。

两个板簧元件41、51力锁合地连接在车身或轴架上以及轮架21上，这在附图中不能看出。附加或代替该力锁合连接，两个板簧元件41、51在轮架侧形锁合地连接。在轮架21和板簧元件41、51之间的形锁合在该具体情况下通过楔形键连接或楔形夹紧连接81实现，在其中板簧元件的两个轮架侧端部楔形夹紧在轮架中。

尤其是由图6可见，两个板簧元件41、51，但尤其是下板簧元件41不仅在其宽度b中而且在其厚度d中从车身侧朝向轮架21方向构造得更窄或更薄。(尤其是下)板簧元件41在宽度b中的变窄部尤其是设置用于避免板簧元件41与偏转或转向的车轮碰撞。

为了将减震器支撑轴承3.11与上板簧元件51连接在一起并且因此实现仅一个车身侧的连接构件，减震器31沿车辆竖直方向H看尽可能更下方地、尤其是在下板簧元件41的轮架侧连接部的紧下方并且沿车辆横向方向Q看在车轮旋转轴线D旁连接到轮架21上。因此，在将上板簧元件51与减震器支撑轴承3.11连接在一起的情况下同时也可实现低罩线。

尤其是在可控减震器31的情况下，在上板簧元件51中设置凹口91用于减震器部件或附件、如电缆引出部。

Claims (14)

1.一种双轮辙车辆的独立悬架，所述独立悬架包括下板簧元件(1、41)，该下板簧元件以纤维复合材料构造并且与以弹簧减震支柱形式设置的减震器(2、31)共同承担对于车轮(5)的车轮导向，该下板簧元件在一侧连接在轮架(3、21)上并且在另一侧连接在轴架或直接连接在车身(6)上，其特征在于，所述下板簧元件(1、41)至少大致沿车辆横向方向定向并且在车身侧具有支撑基座，该支撑基座的沿车辆纵向方向(F)测得的长度至少是沿车辆横向方向测得的下板簧元件(1、41)长度的0.4倍，并且下板簧元件(1、41)沿车辆竖直方向(H)看设置在车轮旋转轴线(D)下方。

2.根据权利要求1所述的独立悬架，其中，所述下板簧元件(1、41)承担弹簧功能，并且除了唯一的下板簧元件(1、41)和减震器(2、31)之外未设置其它为不可转向车轮的轮架(3、21)导向的元件。

3.根据权利要求1或2所述的独立悬架，其中，车身侧的支撑基座沿车辆纵向方向看长于车轮侧的支撑基座。

4.根据权利要求1或2所述的独立悬架，其中，为了实现车轮(5)的可转向性，设置具有集成的转向旋转轴线的两件式轮架(3、21)，该两件式轮架的第一轮架元件(3a)通过下板簧元件(1、41)和减震器(2、31)导向，而该两件式轮架的用于支承车轮(5)的第二轮架元件(3b)通过第一轮架元件(3a)和转向横拉杆(7、71)导向。

5.根据权利要求1或2所述的独立悬架，其中，所述下板簧元件(1、41)的轮架侧端部区段在未安装状态中构造成围绕车辆纵向轴线弯曲，并且因此在安装状态中向轮架(3、21)施加围绕车辆纵向轴线的扭矩。

6.根据权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，至少大致沿车辆横向方向定向的上板簧元件(51)将轮架(3、21)与车身连接，并且所述上板簧元件(51)设置在车辆轮胎(11)的轮胎轮廓(K)上方。

7.根据权利要求6所述的独立悬架，其特征在于，所述上板簧元件(51)沿车辆横向方向(Q)看朝车辆外部方向伸出超过车轮中心纵向平面(M)。

8.根据权利要求6或7所述的独立悬架，其中，所述轮架(3、21)分为两部分、即可转向轮架部件(2.11)和通过下板簧元件和上板簧元件导向的不可转向轮架部件(2.21)，并且可转向轮架部件与不可转向轮架部件彼此铰接连接。

9.根据权利要求1、2、6和7中任一项所述的独立悬架，其中，至少一个板簧元件至少在车身侧沿车辆横向方向(Q)看相对于水平面倾斜地连接。

10.根据权利要求6或7所述的独立悬架，其中，所述下板簧元件(1、41)和/或上板簧元件(51)力锁合地连接在轮架(3、21)上和/或轴架或车身(6)上，并且为了沿车辆横向方向传输拉力/压力而在至少一个板簧元件上设置至少大致楔形的形锁合。

11.根据权利要求1、2、6和7中任一项所述的独立悬架，其中，至少一个板簧元件的至少一个沿车辆行驶方向看的边缘区域(1v、1h)相对于位于所述边缘区域(1v、1h)之间的区段(1s)增强地构造。

12.根据权利要求1、2、6和7中任一项所述的独立悬架，包括用于车轮(5)的驱动轴(8、61)，其中，所述减震器(2、31)沿车辆行驶方向看在驱动轴(8、61)前方或后方以减震器下边缘以不大于减震器(2、31)直径的程度与下板簧元件(1、41)间隔开地设置。

13.根据权利要求6或7所述的独立悬架，其中，在上板簧元件(51)上设有凹口(91)。

14.根据权利要求6或7所述的独立悬架，其中，所述上板簧元件(51)和所述下板簧元件(1、41)中的至少一个板簧元件由纤维增强材料制成。

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