板簧悬架的制作方法

本发明涉及一种用于支撑轮式车辆的簧载质量的板簧悬架，并且涉及其中板簧具有从其延伸的凸耳以在凸耳之间夹持轴的悬架。

背景技术：

在现代机动车辆的车轮悬架中，使用不同类型的弹簧以将主(簧载)车辆结构连接到车辆的车轮。除了螺旋弹簧之外，还使用板簧以及其他，最常见的是在刚性轴的情况下。这种板簧沿着车辆的纵向轴线延伸并且总体具有例如以抛物线的方式向上凹的形状。除了由弹簧钢制成的板簧之外，有时也使用由例如纤维增强塑料的复合材料制成的板簧。可以使用单个弹簧或甚至是包括两个或更多个弹簧的弹簧总成。至少一个弹簧通常在中心区域通过夹持装置(例如通过弹簧夹)连接到待弹簧支撑的轴上。

这种夹持装置使悬架的结构复杂化，由此装配和维护变得更加复杂和昂贵。此外，由于为此必须使用总体相对较重的金属部件，夹持装置的使用导致质量和/或重量的增加。在这种情况下，还必须注意夹持装置是簧下质量的一部分，其应该保持为尽可能低。此外，在由复合材料制成的板簧的情况下静态夹持力会导致损坏和/或蠕变。

ep3006237a1公开了一种用于车轮悬架的板簧，其具有由复合材料制成的纵长弹簧体。弹簧体的中心区域具有凹部，例如狭槽。在组装状态下，带有凸起的盖部分接合在凹部中。可选地，由橡胶制成的另一中间部件可布置在盖部件和板簧之间。板簧经由盖部分例如通过弹簧夹夹持到轴上。

ep0162189a1公开了一种悬架，其中板簧被夹在轴上。在这种情况下，可以设置的是，板簧在面向轴的一侧上具有一排横向肋，所述肋对应于构造在轴上的横向槽。通过横向槽和横向肋的配合，产生刚性连接。可选地，横向槽可以构造在单独制造的中间板上，该中间板通过螺栓与轴接合。

us4,643,406a公开了一种具有板簧的悬架，该板簧由纤维复合材料制成并且被夹在轴上。在这种情况下，连接区域中的板簧具有钢板，钢板一方面粘结到板簧，另一方面粘结到橡胶垫。橡胶垫相应地接合在金属鞋的凹部中，金属鞋布置在板簧的上表面和下表面。下金属鞋连接到轴上，而上金属鞋通过弹簧夹夹在下金属鞋上。

在us4,801,129a中公开了一种用于板簧的夹持装置，其中板状的第一夹持元件例如通过焊接固定到轴上。板簧通过插入第一橡胶元件而抵靠该第一夹持元件定位。第二橡胶元件和第二夹持元件邻接板簧的上表面，所述第二夹持元件在板簧和橡胶元件上方拱起并且刚性接合在第一夹持元件中。通过在板簧的纵向方向上变化的轮廓，在板簧和橡胶元件之间以及在橡胶元件和第二夹持元件之间提供刚性连接。us4,684,110a和us4,630,804a公开了类似的结构。

us6,991,223b2公开了一种悬架，其中由复合材料制成的板簧夹在两个夹持元件之间，这两个夹持元件相应地产生与轴的连接。在这种情况下，夹持元件布置在板簧在水平面内朝向一端逐渐变细并且在竖直平面内变宽的区域中。结果，产生一种楔形效应，所述楔形效应经由刚性连接防止板簧相对于轴纵向移动。

us9,470,980b2公开了一种用于马达轴的板簧装置。这种装置具有板簧，尤其是横向板簧，其在端部具有用于附接到其他轴部件的接收器。接收器可以由例如金属构成，并且粘结到板簧上。在这种情况下，在板簧和接收器的相应连接表面之间存在刚性连接。

关于所公开的现有技术，轴与板簧的附接提供了进一步改进的空间。这尤其涉及质量和/或重量、结构的复杂性以及避免对板簧的损坏。

技术实现要素：

应当注意，在以下描述中单独公开的特征和措施可以以任何技术上有利的方式组合在一起并且揭示本发明的其他实施例。该描述尤其另外结合附图来体现本发明的特征并且说明本发明。

本文公开了用于车辆的悬架。车辆可以是机动车辆，例如货车或乘用机动车辆。然而，例如拖车的应用也是可行的。悬架总体适合用作尤其使用刚性轴的后悬架。

悬架包括具有板部分的板簧，其中板簧将轴连接到车辆结构。板簧沿车辆纵轴(x轴线)延伸。“沿x轴线”的描述被限定为意味着，至少在无载荷状态下，板簧可以并非真正平行于x轴线。相反地，板簧总体例如以抛物线弹簧的方式(如车辆领域中众所周知的)稍微弯曲。此外，板簧的前端和后端不必设置在相对于车辆z轴线相同的高度处。对车辆的x轴线(纵轴线)、y轴线(横轴线)和z轴线(竖直轴线)的所有引用在这种情况下和下文中与按预期安装的悬架的状态相关。总的来说，板簧用于与车辆结构相关的轴的弹性悬架。

在这种情况下，“车辆结构”是关于车身、底盘和可选地相应车辆的副车架的总称，即通常形成簧载质量的部件。板部分是板簧的一部分，其中弹簧作用大体上基于其弹性或弹力偏转。最常见的是，用于车辆悬架应用的板部分具有大体平坦的横截面，其在y方向上的尺寸大于在z方向上的尺寸。通常，板部分至少在板簧的大部分长度上沿着x轴线延伸。通常，板部分一体地构造。

关于板簧与车辆结构的附接，在本发明的范围内提供了不同的可行方案。因此，板簧例如在其一端(通常在前端)可以可枢转地连接到车辆结构，并且在相对的端部(通常在后端)可以可枢转地连接到连接臂。该连接臂(也可以表示为钩环)相应地可枢转地连接到车辆结构。在这种情况下，相应的枢轴销平行于y轴线延伸。这种结构大体上对应于hotchkis悬架。然而，本发明明确不限于这种结构。

以已知的方式，可以在板簧的前端和后端形成支承孔，例如能够将橡胶-金属衬套压入其中的孔。相应的支承孔和/或布置在其中的衬套对应于轴螺栓的位置，由此提供可枢转和/或可旋转的连接。支承孔可以与板部分一体地构造，但它们也可以单独地制造并且通过刚性连接、非刚性连接和/或材料连接而连接到板部分。

如本文所公开的，板簧包括凸耳，凸耳在总体沿车辆竖直轴线(z轴线)的方向上从板簧突出，并且轴被接收在凸耳之间，并且在x轴线方向上刚性地定位或保持。因此，凸耳也可以表示为板部分上的突起。这些凸耳在x轴线方向上彼此隔开，以使轴能够刚性地接收在它们之间。在这种情况下，设置至少两个凸耳，一个凸耳布置在轴的沿x轴线的前方，一个凸耳布置在轴的后方。也可以说通过两个凸耳沿x轴线夹持轴。通过这种刚性连接，在板簧和轴之间吸收在x轴线方向上作用的力，并且相对运动至少被最小化并且通常被阻止。术语“凸耳”在本文中不应被解释为限制性的，并且仅表示相对于板簧在x方向上保持轴的功能。为了通过与轴的刚性连接实现其相对于板簧的定位安全性，凸耳自然地固定到板部分上。

因此，在所公开的悬架中，至少在x轴线的方向上，不需要在轴和板簧之间为了吸收纵向方向上的力的附加的机械连接，主要在车辆的加速和减速/制动期间施加所述纵向力。因此，可以省去如现有技术中常见的那样的用于将板簧夹持到轴上的附加部件或装置，或者任何附加的夹持部件/装置将受到幅度明显更小的力。因此，总体上省去了夹持装置，从而减小了悬架的重量。即使需要夹持装置，也可以将其构造得更轻，同时减少材料消耗。此外，通过消除夹持装置，减少了装配期间的工作量。这相应地有助于降低成本。凸耳还可以在装配期间用作定位辅助件。

在本发明的范围内，板簧可以布置在轴下方。然而，优选地，板簧至少间接地定位在轴上，其中凸耳向下延伸。优选地，板簧定位成与轴直接接触，但是可选地，也可以在它们之间插入至少一个另外的元件。与板簧位于轴下方的布置相比，在这种情况下，不需要用于吸收当板簧由簧载车辆结构的重量加载时在轴和板簧之间产生的拉力的连接装置。通过设置在凸耳之间的板簧的一部分和/或板部分产生在z轴线方向上的刚性连接。如上所述，凸耳总体向下突出并防止轴相对于板簧沿车辆纵向轴线的移位。

优选地，至少在正常车辆载荷下，在凸耳之间无间隙地接收轴。在这种情况下，车辆的正常载荷对应于没有动态载荷的作用的静态，例如在不平坦的地面上行驶时产生动态载荷。在这种情况下，优选的是，至少在正常载荷下凸耳直接抵靠轴。在该实施例中，可以想到的是，当轴无载荷时，例如当车辆在升降平台上升起时，在凸耳和轴之间可以设置特定的空隙或间隙。在这种情况下，板簧的弯曲通常在载荷下减小，这对应于板部分的弹性偏转。通过这种弹性偏转，连接到板部分的凸耳也可以经受位置变化，这会导致最初存在的空隙在凸耳更紧密地夹在轴上时闭合。

为了实现它们的功能，凸耳可以不需要被构造为特别大。这尤其涉及它们的纵向范围。根据优选实施例，每个凸耳在x轴线方向上的尺寸至多是凸耳之间距离的两倍或至多1.5倍。这种短实施例的凸耳有助于节省材料，从而可以进一步减轻重量。而且，这种短凸耳对车辆操作期间板部分的弹性(弹力)偏转具有相对小的影响，这通常是有利的。

根据优选实施例，至少一个凸耳的面向内(面向轴)的接触面以与x轴线成至少45°的角度延伸。在这种情况下，接触面通常直接支承在轴上并因此产生刚性连接。由于凸耳的功能主要是吸收作用在x轴线方向上的力，因此以与x轴线成相对陡的角度设置接触面是有利的。与x轴线的角度尤其可以是至少70°或至少85°。

为了通过与轴的刚性连接实现其相对于板簧的定位安全性，凸耳必须牢固地固定到板部分上。在这种情况下，与板部分连接的材料是优选的。尤其地，凸耳可以与板部分一体地构造。这确保了与板部分的尤其安全的连接，并且总体还简化了板簧的生产过程。

板部分可以有利地由复合材料制成。尤其地，板部分可以至少部分地由纤维复合材料构成。在这种情况下，纤维复合材料是其中嵌入纤维(例如玻璃纤维、碳纤维和/或芳族聚酰胺纤维)以在聚合物基质(例如塑料或合成树脂基质)中增强的所有材料。任选地，在这种情况下，可以将不能分类为聚合物或纤维的其它颗粒、层或组分嵌入其中或施加在其上。如果凸耳与板部分一体地构造，则这些凸耳自然也由复合材料制成。除了板部分之外，例如构造在板簧端部的轴承孔也可以由复合材料构成。

虽然根据本发明的悬架确保了板簧与轴之间在x方向上的刚性连接，但根据优选实施例，也可以提供y方向上的刚性连接。在这种情况下，轴包括沿y轴线方向延伸的凹部，设置在凸耳之间的板簧的中间部分刚性地接收在其中。凹部也可以表示为切口，并且通常在z方向上朝向板簧开放(即，当板簧布置在轴上方时向上)。凹部的尺寸(宽度和深度)选择为使得相对于x轴线定位在凸耳之间并且通常是板部分的一部分的中间部分可以至少部分地接收在凹部中。中间部分在凹部中的接收或装配提供了刚性连接，其至少大体上防止了在y轴线方向上的相对运动。优选地，在y方向上在凹部中通过中间部分无间隙地接收板簧。

为了便于在凹部内无间隙或间隙最小化地接收板簧和/或其中间部分，凹部在宽度上随着其深度(沿z轴线方向)的增加而减小。也可以说凹部向下逐渐变细。在这种情况下，尤其是轴朝向板簧并且构造在凹部侧面的侧面可以是倾斜的和/或成角度的，从而形成凹部的楔形轮廓。如果凸耳上的上述接触面被表示为第一接触面，则这些侧面也可以表示为第二接触面。如果在装配期间将板簧从上方插入凹部中，则可以通过适当调整板簧和凹部相对于彼此的尺寸(宽度和深度)而将板簧一定程度楔入。理想地结果是可以消除y轴线方向上的任何间隙。

可选地或另外地，可以设置的是，中间部分的宽度在y轴线方向上向下减小。换句话说，在该实施例中，中间部分向内和向下逐渐变细/变窄。同样在这种情况下，在y方向上构造在中间部分的两侧上的侧面可以是倾斜的和/或成角度的。这些侧面可以表示为第三接触面。即使在该实施例中(假设板簧和凹部的尺寸相对于彼此适当地确定尺寸)，在装配期间，板簧的楔入也可以在凹部内。与前述实施例组合，轴和中间部分的相应的第二和第三接触面彼此平行地延伸，即它们具有相同的倾斜角度。

在下文中参考附图中所示的示例性实施例更详细地描述了本发明的其他有利细节和效果，其中：

附图说明

图1示出了根据本发明的悬架的侧视图；

图2示出了图1的悬架的一部分的剖视图；

图3示出了沿图2中的线iii-iii的剖视图；以及

图4示出了图1的悬架的一部分的透视图。

具体实施方式

根据需要，本文公开了本发明的详细实施例；然而，应该理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以不同的和替代的形式实施。附图不一定按比例；某些特征可以被夸大或缩小以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。

在各个附图中，相同的部件总是设有相同的附图标记，因此这些部件总体仅描述一次。

图1以高度示意性的方式示出了根据本发明的悬架1，悬架1例如可用于支撑厢式货车或货车中的后轴。在这种情况下，构造为刚性轴的轴10通过板簧3连接到车辆结构20。板簧3可以有利地由纤维复合材料制成，并且轴10示出为由钢制成的空心轮廓。然而，可选地，可以使用其他合适的材料，例如纤维增强塑料。为了清楚，在附图中省略了车辆的车轮支架以及可旋转地安装的车轮。当安装在车辆中时，当从上方/下方观察时，轴10平行于车辆y轴线(横向)延伸，并且板簧3总体沿x轴线(纵向)延伸。然而，显而易见的是，板簧3并不真正平行于x轴线，因为它在x-z平面内具有向上弯曲的曲率。板簧3在前端3.2处具有第一支承孔，所述板簧绕第一枢轴销a可枢转地连接到车辆结构20。在后端3.3处，板簧3具有第二支承孔，所述板簧绕第二枢轴销b可枢转地连接到连接臂4。连接臂4相应地绕第三枢轴销c可枢转地连接到车辆结构20。连接臂4的功能是在板簧3的弹性偏转期间考虑在端部3.2、3.3之间变化的距离。在此以hotchkis悬架的方式示出的板簧3在车辆结构20上的附接仅作为示例，因为其他可行的布置对于相关领域的技术人员来说是显而易见的。

板部分3.1在两个端部3.2、3.3之间延伸，相应的支承孔与端部一体地构造。板部分3.1大体上负责板簧3的弹簧功能。如图1所示，尤其在图2和图4中，两个凸耳3.4也与板部分3.1一体形成，所述凸耳从板部分3.1沿z轴线方向向下突出和/或伸出。两个凸耳3.4沿x轴线彼此隔开，以使轴10在部件之间没有间隙或间隙最小的情况下装配在凸耳之间。可以说凸耳3.4在其间限定了牢固装配轴10的凹口或间隙。如在所描述的实施例中，凸耳3.4在x轴线方向上可以相对较短，并且它们在该方向上的尺寸可以大致对应于它们彼此的距离。

在所示实施例中，凸耳3.4向内朝向轴10并且与轴10接触的第一接触面3.6定向成与x轴线成大约90°的角度。图1至图4示出了悬架1经受车辆的操作载荷的一种情况，在此限定为车辆处于水平行驶面上车辆的全部簧载质量由车辆悬架支撑的状态。在这种状态下，板簧3以向上弯曲的外形弯曲，但弯曲程度小于无载荷状态。也就是说，正常的车辆载荷导致板簧3稍微变平，这取决于悬架的弹簧刚度。在这种情况下，可以设置为，当处于无载荷状态时，由于板簧3的较大弯曲，凸耳3.4的第一接触面3.6与轴10隔开一定距离，而仅在正常载荷(或更大载荷)下由板簧3的弹性变形产生没有间隙的刚性连接。由于刚性连接，防止了由于在x轴线方向上的力而导致轴10相对于板簧3的相对位移。

为了使归因于沿y轴线的力的轴10的横向运动(例如在转弯的情况下会发生)最小化，也可以在板簧3和轴10之间设置沿横向方向的刚性连接。如图3中的剖视图所示，轴10具有凹部10.1，其尺寸适于与设置在凸耳3.4之间的板簧3的中间部分3.5配合。在这种情况下，中间部分3.5是板部分3.1的一部分。中间部分3.5大体上接收在凹部10.1中，其中中间部分3.5的面向外的第二接触面3.7抵靠轴10的面向内的第三接触面10.2。

为了便于两个部件之间的紧密且牢固的装配，凹部10.1和中间部分3.5可以在它们各自的宽度上逐渐变细，以便随着凹部的深度(以及装配在凹部内的中间部分的相应厚度)的增加而在宽度上变窄。在所示的实施例中，其中轴10位于板簧3下方，以使凹部10.1从弹簧的顶面向下延伸，凹部的深度向下测量。然而，如果轴10位于板簧3上方，则凹部将从弹簧的底面向上延伸，因此凹部的深度将向上测量。

第二接触面3.7和第三接触面10.2在每种情况下可以形成与z轴线成例如5°至10°的锥形角。然而，锥形角也可以选择为更小或更大。在任何情况下，在装配期间，当板簧3定位在轴10上方时，接触面3.7、10.2的倾斜状态引起楔入作用。结果确保中间部分3.5在y轴线方向上没有间隙或间隙最小地被接收。

板簧3与轴10的刚性连接导致在x-y平面内的所有力的可靠吸收。因此，可以省去现有技术中的夹持装置或用于定位固定的其他附加元件。因此，所示的悬架1与现有技术相比重量轻，并且尤其地以小的簧下质量为特征，该小的簧下质量对驾驶行为起积极作用。此外，由于只有板簧3和轴10必须连接在一起，所以简化了装配，其中两个元件3、10的相对位置也通过其形状精确地固定。最后，与使用夹持装置的已知悬架相反，过大的局部力不会作用在板簧3上。结果防止了蠕变或任何其它损坏。

虽然以上描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可行形式。相反，说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。另外，可以组合各种实现实施例的特征以形成本发明的其他实施例。