(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体とホイールキャリアの間に配置する車両シャーシ用のサスペンションスプリングユニット（１）において、繊維複合材料からなる少なくとも４つのリーフスプリング（１１）を具えており、当該リーフスプリング（１１）が、２つのスプリング末端（１１ａ）の間に平らな範囲を有し、末端連結要素（１２）によって、前記スプリング末端（１１ａ）に亘って互いに所定の距離を置いて互いに対で連結されており、これによって、連続して配置された少なくとも２つのリーフスプリング対（１０）が形成されており、前記リーフスプリング対（１０）同士が、中央連結要素（１３）によって、前記スプリング末端（１１ａ）同士間に形成された前記リーフスプリング（１１）の中央領域（１１ｂ）を介して互いに連結されており、前記中央連結要素（１３）を挟む２つのリーフスプリング（１１）が、前記中央連結要素（１３）によって分離しており、前記リーフスプリング対（１０）を連結する少なくとも２つの中央連結要素（１３）が、当該中央連結要素（１３）を通って延びるスプリング方向（１４）を決定することを特徴とするサスペンションスプリングユニット（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のサスペンションスプリングユニット（１）において、前記スプリング方向（１４）が、湾曲していることを特徴とするサスペンションスプリングユニット（１）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のサスペンションスプリングユニット（１）において、前記リーフスプリングが、アーチ形状を有しており、前記末端連結要素（１２）を介して互いに対で連結された前記リーフスプリング（１１）が、そのアーチの内側で互いに対向していることを特徴とするサスペンションスプリングユニット（１）。
【請求項４】
請求項３に記載のサスペンションスプリングユニット（１）において、前記リーフスプリング対（１０）が、前記スプリング方向（１４）に対して横に延びる横方向（１５）に細長い範囲を形成していることを特徴とするサスペンションスプリングユニット（１）。
【請求項５】
請求項４に記載のサスペンションスプリングユニット（１）において、２又はそれ以上のリーフスプリング対（１０）の前記横方向（１５）が、互いに一致する配向性又は互いに対して前記スプリング方向（１４）の周りを回転する配向性を有することを特徴とするサスペンションスプリングユニット（１）。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のサスペンションスプリングユニット（１）において、前記リーフスプリング（１１）の前記繊維複合材料が補強繊維を具えており、前記リーフスプリング（１１）の補強繊維が、前記スプリング末端（１１ａ）間に延在していることを特徴とするサスペンションスプリングユニット（１）。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のサスペンションスプリングユニット（１）において、前記末端連結要素（１２）が、ゴム、プラスチック、又は金属材料から成形され、前記リーフスプリング（１１）の前記スプリング末端（１１ａ）を収容する２つの特に斜めに形成された受け入れスロット（１６）を有することを特徴とするサスペンションスプリングユニット（１）。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のサスペンションスプリングユニット（１）において、少なくとも１つの前記中央連結要素（１３）が、前記リーフスプリング（１１）がその断面プロファイルを変えることなく前記中央連結要素（１３）の連結点を通って、前記リーフスプリング（１１）に連結されていることを特徴とするサスペンションスプリングユニット（１）。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のサスペンションスプリングユニット（１）において、前記リーフスプリング（１１）が、力がかかっていない状態で、前記スプリング末端（１１ａ）間を、アーチ形、放物線形、又は直線形で延びて形成されていることを特徴とするサスペンションスプリングユニット（１）。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のサスペンションスプリングユニット（１）において、少なくとも１つの案内要素（１７）が前記リーフスプリング対（１０）を案内するように提供されており、特に前記スプリング方向（１４）の周りの前記リーフスプリング対（１０）の回転を防止することを特徴とするサスペンションスプリングユニット（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体とホイールキャリアの間に配置する車両シャーシ用のサスペンションスプリングユニットであって、繊維複合材料からなるリーフスプリングを具えるサスペンションスプリングユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許公報第ＤＥ１０１４１４３２Ａ１号は、重量を最小限に抑えた繊維複合材料から成形された２つのリーフスプリングを具えるサスペンションスプリングユニットを開示している。このサスペンションスプリングユニットは、アーチを有する２つのリーフスプリングで構成されており、このリーフスプリングのアーチの内側は、互いに対向している。末端連結要素が、リーフスプリングのスプリング末端に配置されており、この末端連結要素を介して２つのリーフスプリングが互いに連結されている。本明細書では、繊維複合材料からなる少なくとも２つのリーフスプリングがサスペンションスプリングユニットを形成可能であることが記載されており、２又はそれ以上のリーフスプリング構造の場合、単層設計の代わりに、後者は、互いの上に複数層で重ねて配置でき、末端連結要素を介して互いに連結可能である。結果として得られる少なくともスチール材料から製造されるリーフスプリング要素の積層構成物は、例えば、実用車両の製造から知られている。
【０００３】
スクリューピンの形状の中央連結要素を、リーフスプリングの中央領域に位置させて、車両本体とホイールキャリアの間にサスペンションスプリングユニットを配置し、これによって、上方のリーフスプリングと下方のリーフスプリングを、車両本体とホイールキャリアにそれぞれねじ込むことができる。
【０００４】
このようなリーフスプリングユニットの動作中は、ばねのたわみが最小となる必要があり、中央領域の領域内側でリーフスプリングに取付けられたストッパは、サスペンションスプリングユニットに圧縮力が加わると対向するストッパが互いに突き当たって止まるようになっており、その結果、ばねの最大変位が大幅に制限される。
【０００５】
不都合なことに、リーフスプリング対上の斜めの負荷が急速にサスペンションスプリングユニットの故障を導いてしまうため、横力は、先に示したサスペンションスプリングユニットの構成によってのみ減衰吸収される。特に、先に示した構成の場合、リーフスプリング対が横外方向に曲げられる可能性は生じず、車両シャーシ内の使用に比較的大きいばねのたわみが必要であるために、スプリング方向に直交するリーフスプリングの横方向は、極めて長くする必要がある。スプリング方向は、ここでは、先に示した中央連結要素の位置によって定義される。先に示したリーフスプリングの両側アーチ方向に、リーフスプリングが重なって装着されているパケット構造における多層構造のリーフスプリングは、末端連結要素を介してこれらのアーチの内側で互いに連結されており、ショックアブソーバと共働してサスペンションスプリングユニットに車両シャーシ用のサスペンションスプリングユニットとして不要の運動エネルギーを打ち消すことができる。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、車両本体とホイールキャリアの間に配置する車両シャーシ用のサスペンションスプリングユニットを開発することである。ここでは、このサスペンションスプリングユニットを、最小重量設計によって、改良された範囲で横力を吸収できて、より大きくばねがひずむようにしている。
【０００７】
本発明の目的は、請求項１の既知の構成と、特徴項によるサスペンションスプリングユニットを基にして達成される。本発明の有利な発展は、従属請求項で特定されている。
【０００８】
本発明によれば、車両本体とホイールキャリアの間に配置する車両シャーシ用のサスペンションスプリングユニットが提案されており、このサスペンションスプリングユニットは、繊維複合材料からなる少なくとも４つのリーフスプリングを具えており、リーフスプリングは、２つのスプリング末端の間に平らな広がりを有し、スプリング末端に亘る末端連結要素によって互いに距離を置いて互いに対して対になるように連結されている。従って、連続して配置された少なくとも２つのリーフスプリング対が形成されており、リーフスプリング対は、中央連結要素によって、スプリング末端同士の間に形成されたリーフスプリングの中央領域を介して互いに連結されている。
【０００９】
連続して配置された複数のリーフスプリング対からのサスペンションスプリングユニットの本発明による構成物によれば、サスペンションスプリングユニット全体のばねの変位がリーフスプリング又はリーフスプリング対の個々のばねの変位の総和によって形成されるため、ばねの変位が有意に大きくなるといった利点が達成される。ここでは、リーフスプリングは、個別に配置され、末端連結要素又は中央連結要素のいずれかを介して互いに連結されている。特に、リーフスプリングは、互いに対して積層又はパケット配置されておらず、リーフスプリングは、互いの上に平らに置かれていない。これによって、リーフスプリングの表面を傷つける不純物がリーフスプリング同士の間に堆積できないといった利点が更に達成される。
【００１０】
サスペンションスプリングユニットは、リーフスプリング対を連結する少なくとも２つの中央連結要素を具えていてもよく、この中央連結要素は、サスペンションスプリングユニットを例えば車両本体、又はリーフスプリング間に配置された中央連結要素とは異なる構成を有し得るホイールキャリアに連結可能にするために、中央領域内のリーフスプリング末端側に取り付けられる。リーフスプリング対を連結する少なくとも２つの中央連結要素は、中央連結要素を通って延在するスプリング方向を決める。この場合、スプリング方向は、サスペンションスプリングユニットを圧縮する向きになるが、サスペンションスプリングユニットの構造上、スプリングの向きはサスペンションスプリングユニットを通る直線を形成する必要はなく、又、サスペンションスプリングユニットは、例えば弧形状に構成されてもよく、後者に対して圧縮されてもよい。
【００１１】
サスペンションスプリングユニットのリーフスプリングは、平面設計であってもよく、若しくは、好ましくはアーチ状であってもよい。ここで、末端連結要素を介して互いに対に連結されたリーフスプリングは、そのアーチの内側で互いに対向している。結果的に、リーフスプリングは、そのアーチの外側で互いに対向し、このリーフスプリングは、中央連結要素によって互いに連結されている。従って、リーフスプリングのアーチは、サスペンションスプリングユニットの縦方向に亘ってスプリング方向に互い違いになっており、したって、リーフスプリング対は、そのアーチの内側で対向するか、あるいはそのアーチの外側で互いから離れて対向している。リーフスプリングが平面設計である場合、サスペンションスプリングユニットに圧力が掛からない状態でのみリーフスプリングが平面構成となり、サスペンションスプリングユニットに押圧又は伸張負荷が掛かる時は、リーフスプリングがアーチ様となり、従って、リーフスプリング対を形成する２つのリーフスプリングのアーチの外側が互いに対して対向する。
【００１２】
アーチ状のリーフスプリングを持つサスペンションスプリングユニットの上述の機能は、サスペンションスプリングユニットに圧力が掛からない状態で特に生じ、スプリングユニットに押圧負荷が掛かる時には、何の圧力もなくアーチ状になっているリーフスプリングを引っ張って平面にすることができ、従って、上述のリーフスプリングのアーチの説明は、サスペンションスプリングユニットに圧力が掛からない状態でのみ当てはまる。
【００１３】
リーフスプリング対は、スプリング方向に対して横方向に延びる細長い範囲で横方向に形成されてもよい。２つ又はそれ以上のリーフスプリング対の横方向は、この場合、互いに一致する配向性又は互いに対してスプリング方向の周りを回転する配向性を有していてもよい。リーフスプリング対がその横方向において互いに対して回転するように配置されている場合、サスペンションスプリングユニットによって横方向の力の吸収が改善され、リーフスプリング対は、中央連結要素と共に、湾曲したスプリング方向を画定することができる。
【００１４】
更なる利点を伴って、リーフスプリングの繊維複合材料は、補強繊維からなっていてもよい。ここで、補強繊維は、スプリング末端間に延在する横方向として形成されたリーフスプリングの方向に延びている。結果的に、リーフスプリングによる負荷吸収能が最適化され、繊維複合材料内の繊維の巨視的に等質な統計的分配に関連して、リーフスプリングによる負荷吸収が改善される。補強繊維は、特に、例えばエポキシ樹脂で成形されたマトリクス内に補強繊維が延びている方向に対して横又は斜めに延びる更なる繊維と共に埋め込まれていてもよい。
【００１５】
末端連結要素は、ゴム、プラスチック、又は金属材料で成形してもよく、リーフスプリングのスプリング末端を収容できる２つの特に斜めに成形された受け入れスロットを有していてもよい。末端連結要素に共に保持されるリーフスプリング対のより小さい個々のスプリングの変位によって、受け入れスロット内でのスプリング末端の動きはより小さくなり、結果的に、リーフスプリングと末端連結要素の間の連結部に掛かる負荷が小さくなる。更に、末端連結要素は、より硬い材料で成形してもよく、その結果、サスペンションスプリングユニットの負荷耐性能が増大する。
【００１６】
少なくとも１つの中央連結要素は、リーフスプリングがその断面プロファイルを変えることなく連結点を通って中央連結要素へと延びるといった形でリーフスプリングに連結されていてもよい。これによって、リーフスプリングの搭載性と生産の単純化性能が改善され、中央連結要素によってリーフスプリングの構造が弱くなることがない。特定の利点と共に、スプリング末端同士の間に延在するリーフスプリングが持つ断面は、リーフスプリングの全長に亘る横方向で不変、すなわち同様の形のままで設計できる。
【００１７】
リーフスプリングは、圧力が掛からない状態で、スプリング末端間を、アーチ形、放物線状、又は直線状に延びるように成形されていてもよい。例えば、リーフスプリングは、リーフスプリング要素間で横方向に湾曲した設計であってもよいが、リーフスプリングは、特に中央連結要素の配置の両側に対照的な形状である。
【００１８】
本発明によるサスペンションスプリングユニットの更なる有利な実施形態によれば、少なくとも１つの案内要素が、リーフスプリング対が案内されることで提供され、特にスプリング方向の周りのリーフスプリング対の回転を防ぐことができる。個々のリーフスプリング又はリーフスプリング対は、案内要素内での押圧時に滑って外れることによって、例えば固定的に配置された案内要素に対するリーフスプリングの可動性が保証される。例えば、２つの案内要素でリーフスプリングの周りを対向するように囲んでもよく、例えば、リーフスプリングを、末端連結要素を介して案内要素内に案内するようにしてもよい。案内要素又は複数の案内要素でハウジングを形成することによって、湿気や不純物からリーフスプリングを保護することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下に、本発明が改善する更なる手段の詳細について、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【図１】図１は、繊維複合材料からなるリーフスプリングを具えるサスペンションスプリングユニットの概略図である。
【図２】図２は、図１によるサスペンションスプリングユニットに圧力が掛かった状態を示しており、ここでは、サスペンションスプリングユニットのスプリング方向が湾曲している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、繊維複合材料で形成され、サスペンションスプリングユニット１のスプリング本体を形成するリーフスプリング１１を具えるサスペンションスプリングユニット１の概略図である。サスペンションスプリングユニット１は、車両の車両シャーシ用に特に示していない形で使用でき、例えば、車両本体とホイールキャリアの間に配置して、車両シャーシの一部を形成できる。
【００２１】
リーフスプリング１１は、２つのスプリング末端の間に扁平湾曲した範囲を有し、このリーフスプリング１１は、スプリング末端１１ａに亘る末端連結要素１２によって、互いから所定の距離を置いて互いに対に連結されており、その結果、連続する３つのリーフスプリング対１０が形成されている。
【００２２】
リーフスプリング１１は、力が掛からない状態ではアーチを形成しており、リーフスプリング１１のアーチの内側が、互いに対向して各リーフスプリング対１０を形成している。例として、合計６つのリーフスプリング１１を持つ３つのリーフスプリング対１０が示されている。３つのリーフスプリング対１０を持つサスペンションスプリングユニット１の図面の例の他に、それぞれが２つのリーフスプリング１１を有する２つ又は３つ以上のリーフスプリング対１０も、サスペンションスプリングユニット１を形成することができる。
【００２３】
リーフスプリング１１は、スプリング末端１１ａ同士の中間に中央領域１１ｂを有しており、リーフスプリング対１０に隣接するリーフスプリング１１は、中央連結要素１３によって、中央領域１１ｂを介して互いに連結されている。更に中央連結要素１３は、周辺連結用及びサスペンションスプリングユニット１への力の導入用に、リーフスプリング１１の外側に示されている。
【００２４】
中央連結要素１３は、中央連結要素１３を通って延びるスプリング方向１４を画定する。サスペンションスプリングユニット１は、負荷のない状態で示されており、そのため、スプリング方向１４は、直線を形成している。横方向１５は、スプリング方向１４に対して横方向に画定されており、リーフスプリング１１は、横方向１５に延在する細長い断面形状を有する。末端連結要素１２は、ゴム材料で成形されていてもよく、リーフスプリング１１のスプリング末端１１ａが嵌合するポケットの形に形成された受け入れスロット１６を有する。スプリング末端１１ａは、ここでは受け入れスロット１６内に接着剤で固着されている。
【００２５】
図２は、負荷が掛けられた状態のサスペンションスプリングユニット１を示しており、２つの矢印は、リーフスプリング１１の外側に取り付けられた中央連結要素１３に掛かる力を示している。力の負荷によって、スプリング方向１４は中央連結要素１３を介して湾曲しており、例示では、３つのリーフスプリング対１０が、スプリング方向１４の周りの横方向１５に互いに一致した配向性を有している。末端連結要素１２を介して３つのリーフスプリング対１０を案内する案内要素１７によって、スプリング方向１４の周りのリーフスプリング対１０の配向性が安定化することが概略的に示されている。案内要素１７は、例えば、スプリング方向１４の周りの横方向１５の配向性が維持されるような形で構成することができるが、案内要素１７は、スプリング方向１４で弾力的に案内して、スプリング方向１４におけるリーフスプリング対１０に掛かる外力を妨ぐことができ、あるいは、末端連結要素１２を、案内要素１７上のスプリング方向１４に案内して、案内要素１７上を摺動できる。
【００２６】
リーフスプリング対１０の一連の配置によってサスペンションスプリングユニット１のスプリング全体に変位が生じ、これは、リーフスプリング対１０の個々のスプリングの変位の和から生じる。リーフスプリング１１は、長方形の構成であり、横方向１５に細長い範囲を有する。
【００２７】
本発明は、上述した好ましい例示的実施形態の設計に限定するものではない。むしろ、根本的に異なる形の実施形態についても提示した解決方法の使用ができるような多くの変形例が考えられる。請求項、説明、又は図面に明示された構造的詳細又は空間的配置を含む全ての特徴及び／又は利点は、それ自体及び極めて異なる組合せの両方が本発明に不可欠である。
【符号の説明】
【００２８】
１        サスペンションスプリングユニット
１０      リーフスプリング対
１１      リーフスプリング
１１ａ    スプリング末端
１１ｂ    中央領域
１２      末端連結要素
１３      中央連結要素
１４      スプリング方向
１５      横方向
１６      受け入れスロット
１７      案内要素
【図１】
0006392885.tif 000002
【図２】
0006392885.tif 000003