(57)【要約】  本発明は自動車用の懸架ばねユニット（１）に関し、この懸架ばねユニット（１）は車体とホイール支持体の間に配置され、自動車シャシーの構成部分を形成し、繊維複合材料から作られたばね体で構成される。本発明によれば、少なくとも２つのリング体（１０）が提供され、前記リング体は、直列に配置され、繊維複合材料により形成され、かつそれぞれ閉じた輪郭を有しており、前記リング体は、少なくとも１つの接続部品（１１）により互いに接続される。【選択図】  図１
2017507068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車シャシー用の懸架ばねユニット（１）であって、車体とホイール支持体の間に配置され、自動車シャシーの構成部分を形成し、繊維複合材料から作られたばね体で構成される、自動車シャシー用の懸架ばねユニット（１）において、少なくとも２つのリング体（１０）が提供され、前記リング体が、直列に配置され、繊維複合材料により形成され、かつそれぞれ閉じた輪郭を有しており、前記リング体が、少なくとも１つの接続部品（１１）を介して互いに接続されていることを特徴とする懸架ばねユニット（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の懸架ばねユニット（１）において、少なくとも２つの接続部品（１１）が、前記リング体（１０）上で互いに正反対に配置されており、これにより接続部品（１１）を通るばね方向（１２）が規定されることを特徴とする懸架ばねユニット（１）。
【請求項３】
請求項１または２に記載の懸架ばねユニット（１）において、前記リング体（１０）が楕円状であり、かつ／または前記リング体（１０）が、前記ばね方向（１２）に対して横に延びる横方向（１３）に引き延ばした形状であることを特徴とする懸架ばねユニット（１）。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の懸架ばねユニット（１）において、前記リング体（１０）の閉じた輪郭が、前記横方向（１３）に互いにほぼ平行な２つの実質的に直線状の主セクション（１０ａ）と、それら主セクション（１０ａ）を接続する２つの湾曲セクション（１０ｂ）とにより形成されることを特徴とする懸架ばねユニット（１）。
【請求項５】
請求項３に記載の懸架ばねユニット（１）において、前記横方向（１３）が楕円形態により規定され、前記横方向（１３）は、楕円状のリング体（１０）の長い軸の方向に延び、かつ前記ばね方向（１２）に対して横に延びることを特徴とする懸架ばねユニット（１）。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の懸架ばねユニット（１）において、前記横方向（１３）の軸の長さと前記ばね方向（１２）の前記リング体（１０）の軸の長さの比が、２：１から１０：１、好ましくは３：１から５：１の値であることを特徴とする懸架ばねユニット（１）。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の懸架ばねユニット（１）において、繊維複合材料が、繊維層（１４）を含み、特に、少なくとも主として、前記リング体（１０）の周方向（１５）に延びる繊維層から構成されることを特徴とする懸架ばねユニット（１）。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の懸架ばねユニット（１）において、少なくとも１つのガイド部品（１６）が提供され、このガイド部品が、前記リング体（１０）をガイドするとともに、前記リング体（１０）が前記ばね方向（１２）からバックリングすることを防ぐことを特徴とする懸架ばねユニット（１）。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の懸架ばねユニット（１）において、前記リング体（１０）が、平らなベルトのような平らな形状の周方向断面を有することを特徴とする懸架ばねユニット（１）。
【請求項１０】
請求項９に記載の懸架ばねユニット（１）において、前記平らなベルトが、断面の輪郭が変化することなく、前記接続部品（１１）への接続点を通って延びるように、前記少なくとも１つの接続部品（１１）が前記周方向断面に接続されていることを特徴とする懸架ばねユニット（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用の懸架ばねユニットに関し、この懸架ばねユニットは車体とホイール支持体の間に配置され、自動車シャシーの構成部分を形成し、繊維複合材料から作られたばね体で構成される。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ公開特許１０１／４１／４３２号は、繊維複合材料から作られた２つの板ばねで構成され、板ばねがそれぞれの端部で接続部品を介して互いに接続される、複合繊維ばねを開示している。板ばねは長方形型に形成され、湾曲部を含み、板ばねは終端で接続部品に接続されている。ここで、板ばねの凹面は向かい合っており、結果として２つの板ばねと接続部品は、閉じた楕円形に似た形を形成する。板ばねに力を導入するために、２つの板ばねの終端の間のおよそ中心部に、力導入部品が設置される。
【０００３】
ドイツ公開特許１０／２００８／００６／４１１号は、自動車シャシーのためのさらなる懸架ばねを、波状の繊維複合材料から作られるらせんばねの形態で開示しており、らせんばねは、反転領域と中間部分を含む１つの波列として形成され、結果としてらせんばねは曲がりくねりながら延びる。しかし、単一のらせんばねから懸架ばねユニットを一体形成したことにより、懸架ばねユニットの構造は改変できず、製造方法は複雑になる。例えばばね定数の調節は、らせんばねの一体性から、らせんばね全体を取り替えることによってのみ実現できる。加えて、らせんばねを大きな一体成形部品として製造することは、型の中で繊維複合材料の繊維を正確に配置しなければならないため、非常に困難となる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、自動車シャシー用の懸架ばねユニットを改良することであり、この懸架ばねユニットは繊維複合材料から作られたばね体から形成され、懸架ばねユニットは製造が容易で、フレキシブルな構造であり、特に、単純な方法により懸架ばねユニットのばね特性を要求通りに適合させることができる。
【０００５】
この目的は、請求項１のプリアンブルとその特徴の組合せに従い、繊維複合材料から作られたばね体を有する自動車シャシー用の懸架ばねユニットにより達成される。有利な発明の改良は従属項において特定される。
【０００６】
本発明は、直列に配置された少なくとも２つの環状のばねが、繊維複合材料から作られ、それぞれ閉じた輪郭を有し、少なくとも１つの接続部品により互いに接続されるという技術的教示を含む。
【０００７】
本発明によれば、懸架ばねユニットを形成するために、繊維複合材料から作られたばね体が、閉じた輪郭を有するリング体によって形成されている。ここで、リング体は接続部品により特に、リングの外側を介して互いに接続され、自動車シャシー用の懸架ばねユニットを形成するため、少なくとも２つ、特に複数のリングが直列に互いに接続されてもよい。ここで、リング体は接続部品を介して、中心的に互いに結合されており、接続部品は力を伝達する役割を果たし、結果としてリング体および接続部品は、直列に結合していることにより、例えばホイール支持体と車体の間などで、いずれの場合も同じ力を伝達することができる。
【０００８】
より優位には、少なくとも２つの接続部品は、リング体上で互いに正反対に配置されてもよく、これにより接続部品を通るばね方向が規定される。ここで、リング体は楕円状であっても、かつ／またはリング体が、ばね方向に対して横に延びる横方向に引き延ばした形状であってもよい。これによりそれぞれのリング体は、２つの側部が平らにされたリング形状または楕円形状を有する。ここで、それぞれのリング体はすべて、同じまたは異なるばね特性を有していてもよい。懸架ばねユニットに負荷がかけられると、それぞれのリング体は互いに押し付けられ、懸架ばねユニットの全体のたわみが、個々のリング体のたわみにより構成される。縦に並び、接続部品により接続されたそれぞれのリング体はすべて、横方向に、平行に配置されても、共通のばね方向の周りに異なる角度で、互いに対して回転して配置されてもよい。
【０００９】
個々のリング体は、単純な巻き加工で安価に製造することができ、繊維複合材料が、少なくとも主として、好ましくは完全に、リング体の周方向に延びる繊維層を含むと特に有利である。この結果、特に容易に巻き加工でリング体を製造することができる。周方向に対して横方向に断面耐力を与えるため、リング体は、少なくとも１つの編組層を含んでもよく、巻かれた繊維と編組層はエポキシ樹脂などから形成されるマトリックスへと導入されてもよい。
【００１０】
特に、楕円状のリング体の形態は、楕円の長い方の軸が横方向を形成し、楕円状のリング体の伸長軸に延在し、ばね方向に対して横に延びるため、リング体は単純な方法で製造される。しかしここで、リング体は環状、または楕円状に形成されてもよく、つまり外周全体が様々な曲線で形成されてもよく、または引き延ばされたリングのように形成することで、リング体の閉じた輪郭が、横方向に互いにほぼ平行な２つの実質的に直線状の主セクションと、それら主セクションを接続する２つの湾曲セクションとにより形成される。リング体の主セクションが互いに平行であることにより、例えば複数のリング体を含む懸架ばねユニット全体の高さを低くすることができる。接続部品はリング体を主セクションに接続することができ、結果として接続部品はリング体の例えば主セクションの中心に結合される。
【００１１】
繊維複合材料は、例えばガラス繊維材料または炭素繊維材料を含んでもよく、マトリックスとしては例えば樹脂、特にエポキシ樹脂が用いられる。
【００１２】
横方向の軸の長さと、ばね方向のリング体の軸の長さの比は、２：１から１０：１、好ましくは３：１から５：１の値で与えられる。比が大きいほど、懸架ばねユニット全体のデザインの幅が大きくなり、個々のリング体の弾性は縦方向の方が大きいため、楕円状の断面を持ち、大きな主軸を持つリング体は、より高さが低いものと比べてばね定数が小さくなる。
【００１３】
本発明に係る懸架ばねユニットのさらなる有利な形態によれば、リング体をガイドすることで、リング体がばね方向からバックリングすることを防ぐ、少なくとも１つのガイド部品が提供されてもよい。ここで、例えば固定されたガイド部品に対して、リング体の可動性を確保するために、個々のリング体は、圧縮中、ガイド部品の中でスライドできる。例えば、２つのガイド部品は、それぞれ反対側に位置してリング体を取り囲むように配置されてもよく、例えば、リング体はその湾曲セクションを介して、少なくとも１つのガイド部品中にガイドされる。１または複数のガイド部品は湿気や汚染物質からリング体を保護するハウジングを形成することも考えられる。
【００１４】
リング体は、平らなベルトのような平らな形状の周方向断面を有していてもよい。ここで、前記少なくとも１つの接続部品は、平らなベルトが、断面の輪郭が変化することなく、接続点から接続部品まで通るように、周方向断面に接続されてもよい。これによりリング体に有利に負荷がかけられる。周方向断面は特に有利には、リング体の全周を通して不変、つまり一定の形態であってもよい。
【００１５】
本発明に係る懸架ばねユニットは、繊維複合材料から作られたばね体が閉じた輪郭を有するリング体の形態をもつことで、特に軽い形態とすることができ、自動車シャシー用の懸架ばねとして用いられる鋼ばねと、同様または似たばね特性をもつことができる。ここで懸架ばねユニットの重さは非常に低く、本発明の特徴を有する懸架ばねユニットの性能は、リング体の寸法によっては、自動車のシャシーばねに用いられるのに十分となる。例えば、改善された態様でリング体へ負荷の導入を供給するために、例えば、互いに間隔を空けてリング体の平らなベルトに接続される、複数の接続部品が２つのリング体の間に提供されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明を改善するさらなる手法は、図面を用いて以下に、本発明の好ましい一実施例の説明とともに、より詳細に記載される。
【図１】図１は、繊維複合材料から作られたばね体を有する懸架ばねユニットを示す概略図である。
【図２】図２は、負荷がかけられた状態にあり、その結果リング体が弾性変形を示している懸架ばねユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、繊維複合材料から製造され、懸架ばねユニット１のばね体を形成する、リング体１０を遠近法で表すと共に、懸架ばねユニットを概略的に示す図である。懸架ばねユニット１は、より詳細には表されていないが、自動車の自動車シャシーとして機能でき、懸架ばねユニットは車体とホイール支持体の間に配置することができ、それにより自動車シャシーの構成部分を形成しうる。
【００１８】
例として、懸架ばねユニット１は、接続部品１１により互いに接続された３つのリング体１０を有する。車体とホイール支持体も懸架ばねユニット１に接続するため、上部リング体１０および下部リング体１０はそれぞれ外側にさらに接続部品１１を有する。
【００１９】
接続部品１１は、リング体１０上で互いに正反対に配置され、これにより接続部品１１を通るばね方向１２が規定される。懸架ばねユニット１が外側の接続部品１１により、圧縮的に負荷がかけられると、ばね体１０はばね方向１２に圧縮され、結果として懸架ばねユニット１の長さはそれに対応して短くなる。
【００２０】
リング体１０は、閉じた一定の輪郭で形成され、リング体１０は一定の周方向の断面を持つ平らなベルトにより構成される。リング体１０は繊維複合材料から製造され、例として上部リング体１０に表されているように、繊維層１４を有する。繊維層１４は周方向１５に延び、周方向１５がリング体１０の周回方向を規定する。リング体１０は周方向１５に対して横方向にのみ負荷がかけられるため、周方向１５における繊維層１４の少なくとも１つの主たる部分の特性により、リング体１０の負荷に関して、優位な負荷ケースが生じる。結果として繊維層１４の繊維は相応して負荷を吸収でき、リング体１０は繊維層１４の繊維の長さ方向に負荷が加えられる。
【００２１】
例として示された３つのリング体１０は幾何学的に同じ形態であるが、リング体１０は異なる形態であってもよく、接続部品１１により互いに接続される。懸架ばねユニット１が圧縮されると、個々のリング体１０のたわみが加算され、全体のたわみを形成し、個々のリング体１０の剛性は必ずしも全く同じである必要はなく、リング体１０が異なるばね定数を有していてもよい。
【００２２】
実施例には楕円のリング体１０を有する懸架ばねユニット１が示されており、リング体１０はばね方向１２に対して横に延びる横方向１３を有しており、これは例として下部リング体１０に図示されている。リング体１０はしたがって、ばね方向１２のリング体１０の高さよりも横方向に長い。
【００２３】
例として示されたリング体１０は扁平なリングとして形成されており、リング体１０の閉輪郭は、横方向１３に互いに平行な２つの実質的に直線状の主セクション１０ａと、主セクション１０ａを接続する２つの湾曲セクション１０ｂにより形成される。
【００２４】
図２は、図１に係る懸架ばねユニット１の概略的な側面図を示しており、懸架ばねユニット１が、外部接続部品１１を介して、矢印で示された圧縮力により、負荷がかけられている。懸架ばねユニット１にかけられる圧縮力は、リング体１０と接続部品１１が直列に接続されているため、それぞれのばね体および部品に均等に加わる。加えられた圧縮性の負荷により、リング体１０は変形して示されており、特にリング体１０の主セクション１０ａは、リング体１０の内側に向けて形成されるたわみ１７を有する。
【００２５】
例としてリング体１０の左側にガイド部品１６が示されており、主セクション１０ａを互いにアーチ状に接続する湾曲セクション１０ｂを介して、ガイド部品１６はリング体１０を横方向１３にガイドする。したがってガイド部品１６は湾曲セクション１０ｂを介してリング体１０をガイドする。ガイド部品１６は、湾曲セクション１０ｂがガイド部品１６中をばね方向１２にスライドできるように構成され、結果としてガイド部品１６はリング体１０をガイドするためのみに機能し、後者に対し力を一切加えない。また、示されているガイド部品１６の反対側に位置するように、同様にさらなるガイド部品１６が右側に提供されてもよい。ガイド部品１６はレールとして構成され、特に個々のリング体１０の横へのねじれを防ぐ。
【００２６】
本発明の実施例に示される懸架ばねユニット１によれば、自動車懸架ばねとして機能しうるばねユニットが提供され、このばねユニットが非常に軽量な繊維複合材料からなる。ここで、懸架ばねユニット１は従来の鋼ばねに比べ相当軽く、懸架ばねユニット１は対応する鋼ばねと同じばね特性および性能を持ちうる。
【００２７】
本発明の実施例は上に記載された好ましい実施形態に制限されない。むしろ、根本的に異なるタイプの形態の場合であっても、記載された解決法を利用する、複数の改変が許容される。構造の詳細または空間配置を含む特許請求の範囲、明細書または図面に由来するすべての特徴および／または利点は、それ自体および様々な組合せによっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１  懸架ばねユニット
１０  リング体
１０ａ  主セクション
１０ｂ  湾曲セクション
１１  接続部品
１２  ばね方向
１３  横方向
１４  繊維層
１５  周方向
１６  ガイド部品
１７  たわみ
【図１】
2017507068.tif 000003
【図２】
2017507068.tif 000004
【国際調査報告】
2017507068.tif 000005
2017507068.tif 000006
2017507068.tif 000007
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