用于底盘的弹簧组件、包括弹簧组件的车辆底盘、生产用于车辆底盘的弹簧组件的方法以及弹簧组件的用途与流程

1.本发明涉及一种用于底盘的弹簧组件、包括弹簧组件的车辆底盘、生产用于车辆底盘的弹簧组件的方法以及弹簧组件的用途。


背景技术：

2.用于底盘的弹簧组件在现有技术的大量实施例中是已知的。所使用的弹簧通常是螺旋弹簧，其也称为例如螺旋扭力弹簧，特别是压缩弹簧，其或多或少地由弹簧丝圆柱形地缠绕。这些螺旋弹簧在底盘中用作轮轴与车身之间的弹性连接。通过保护车身和车辆乘员免受由路面不平度引起的冲击和由此产生的振动，这种螺旋弹簧与其他装置一起通常有助于提高乘坐舒适性。此外，特别是在高的驱动速度下，这种螺旋弹簧有助于优化驱动动态，也就是说，有助于尽可能均匀的车轮接地性，并且因此特别是有助于驾驶安全性。这些螺旋弹簧设置有保护层，特别是涂料，特别是用于保护免受例如可引起腐蚀的环境影响。弹簧布置在弹簧支撑件上，用于引导弹簧并且用于隔音。在弹簧支撑件的背离弹簧的一侧上布置有弹簧板，弹簧经由弹簧支撑件支撑在弹簧板上。问题在于污物渗入弹簧与弹簧支撑件之间的区域中并且特别是通过磨损损坏弹簧上的涂料，使得弹簧丝的表面变得容易受到环境影响并且容易受到腐蚀。在长期环境影响和严重腐蚀的影响下，这也可能导致相关螺旋弹簧断裂。例如，由于车辆运动在下支撑件中的持续工作，在压缩弹簧的最低圈处涂料缺失，并且由于环境影响，存在生锈损坏，这额外地削弱弹簧并且促使弹簧断裂。
3.de 102015208978公开了一种具有粘合层的弹簧组件，该粘合层将弹簧接合到弹簧支撑件。
4.因此，本发明的基本目的是提供一种改进的弹簧组件和改进的用于生产弹簧组件的方法，其中避免了上述缺点。
5.特别地，这种改进的弹簧组件和改进的用于生产弹簧组件的方法旨在降低对由将污物引入弹簧组件而导致的腐蚀的敏感性，并且特别是对由此导致的螺旋弹簧断裂的敏感性。特别地，目的是至少部分地减少由弹簧组件的螺旋弹簧上的磨损引起的涂料损坏。此外，用于生产弹簧组件的改进方法旨在提供稳定的制造过程。此外，应该可以在现有方法中以简单且可靠的方式实施改进的用于生产弹簧组件的方法。


技术实现要素：

6.该目的通过根据权利要求1所述的弹簧组件、根据权利要求13所述的包括弹簧组件的车辆底盘、根据权利要求14所述的用于生产弹簧组件的方法以及根据权利要求15所述的弹簧组件的用途来实现。
7.根据本发明的弹簧组件与传统的弹簧组件相比具有的优点是，弹簧组件被更好地保护免受环境影响，特别是污物的影响，并且由磨损引起的对螺旋弹簧的涂料损坏被部分地减少或不发生，从而降低了螺旋弹簧断裂的敏感性并增加了寿命。
8.根据本发明的用于生产弹簧组件的方法具有优于传统方法的优点，即可以优化整个过程，特别是可以在时间上更快地进行，例如也通过消除复杂的中间步骤，并且可以自动化。根据本发明的方法的另一个优点是其可以以简单且可靠的方式集成到已经存在的方法中。
9.本发明因此涉及一种用于车辆底盘的弹簧组件，其包括特别是具有涂层的弹簧、弹簧支撑件和中间层，其中，中间层至少在材料上连接到弹簧，特别是连接到面向弹簧的一侧上的涂层，并且中间层在背向弹簧的一侧上完全或部分地抵靠弹簧支撑件并且通过非材料连接的连接连接到弹簧支撑件，其中，非材料连接的连接是形状配合连接，其中，形状配合连接设计为具有阳性元件和接收阳性元件的阴性接收件，其中，中间层作为阳性元件接收在弹簧支撑件的形成阴性接收件的空腔中，或者反之亦然，其中，弹簧支撑件的具有底切的突起部形成阳性元件，阳性元件接收在接收阳性元件的阴性接收件中，其中，中间层中的空腔形成阴性接收件。
10.本发明还涉及包括弹簧组件的车辆底盘。
11.本发明还涉及一种生产用于车辆底盘的弹簧组件的方法，弹簧组件具有弹簧和弹簧支撑件，该方法包括以下步骤：
12.a)提供特别是具有涂层的弹簧；
13.b)提供具有用于支撑在步骤a)中提供的弹簧的防粘支撑区域的弹簧支撑件；
14.c)提供填充物；
15.d)将在步骤c)中提供的填充物施加到在步骤a)中提供的弹簧和/或施加到在步骤b)中提供的弹簧支撑件的防粘支撑区域；
16.e)通过以下方式在弹簧与弹簧支撑件之间产生中间层：
17.i.使在步骤a)中提供的弹簧与弹簧支撑件的防粘支撑区域相接触，已经在步骤d)中向其施加了填充物，或
18.ii.使已经在步骤d)中施加了填充物的弹簧与在步骤b)中提供的弹簧支撑件的防粘支撑区域相接触，或
19.iii.使已经在步骤d)中施加了填充物的弹簧与已经在步骤d)中施加了填充物的弹簧支撑件的防粘支撑区域相接触；
20.f)在步骤e)中产生的中间层与弹簧之间形成材料连接，特别是粘合连接，
21.其中，弹簧支撑件、特别是防粘支撑区域与步骤e)中产生的中间层之间形成非材料连接的连接。
22.本发明还涉及用于布置在车辆底盘、特别是悬架支柱上的弹簧组件的用途。
23.本发明既可以在弹簧组件中实施，也可以在包括弹簧组件的车辆底盘中实施，也可以在用于生产弹簧组件的方法中实施，并且可以在用于布置在车辆底盘上的弹簧组件的使用中实施。
具体实施方式
24.本发明的优选实施例是一种用于车辆底盘的弹簧组件，其包括特别是具有涂层的弹簧、弹簧支撑件和中间层，其中，中间层布置在弹簧与弹簧支撑件之间，其中，中间层至少材料连接到弹簧，特别是连接到面向弹簧的一侧上的涂层，并且中间层在背向弹簧的一侧
上完全或部分地抵靠弹簧支撑件并且通过非材料连接的连接连接到弹簧支撑件。
25.对于本发明的目的，非材料连接的连接被理解为特别是非形状配合连接、形状配合连接或其组合。例如，阳性连接可以设计为具有阳性元件和接收阳性元件的阴性接收件，其中，例如，中间层作为阳性元件接收在空腔中，特别是接收在形成阴性接收件的弹簧支撑件的支撑区域中。弹簧支撑件中的空腔的示例是压痕、凹陷、凹槽、通道、狭槽(特别是t形狭槽)、燕尾槽、孔、盲孔、底切或其组合。例如，形成中间层的填充物可以流入上述空腔中，并且形成的中间层从而锚定在空腔中。例如，阳性元件和阴性接收件也可以以相反的方式形成，其中，突起部，特别是例如具有弹簧支撑件的底切的突起形成阳性元件，阳性元件被接收在接收阳性元件的阴性接收件中，其中，中间层中的空腔形成阴性接收件。本发明还包括上述实施例的所有组合。
26.在本发明的上下文中，材料连接被理解为指其中连接配合件通过原子或分子力保持在一起的那些连接，例如在粘合接合、硫化或其组合的情况下。
27.在本发明的优选实施例中，非材料连接的连接是非形状配合连接和/或形状配合连接。
28.在本发明的上下文中，压缩弹簧被理解为是指至少响应压缩应力的弹簧。压缩弹簧例如是螺旋扭力弹簧，特别是螺旋压缩弹簧。
29.根据本发明的优选实施例，弹簧支撑件由塑料、特别是柔性塑料制成，所述塑料选自以下组：弹性体或含弹性体的塑料，特别是聚氨酯、丙烯腈-丁二烯丙烯酸酯、丙烯腈-氯化聚乙烯苯乙烯、丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯、丁二烯橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯-二烯橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯、氟橡胶、异戊二烯橡胶、天然橡胶、聚异丁烯、聚乙烯醇缩丁醛、硅橡胶、丁苯橡胶、氯乙烯-乙烯，氯乙烯-乙烯甲基丙烯酸酯或其组合。
30.在本发明的优选实施例中，中间层具有弹性设计，特别是弹性密封剂、弹性粘合剂或其组合，特别是，包括选自以下组的组合物：丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、硅酮、硅烷杂化体系、多硫化物或其组合。
31.在本发明的范围内，中间层可以被称为例如粘合层，特别是因为中间层至少在材料上连接到弹簧，特别是在面向弹簧的一侧上连接到涂层，特别是粘合接合、硫化在其上或其组合上。
32.一个优点是，弹性中间层，特别是以相对软的粘合层的形式，可以吸收在负载情况下以弹性变形引入组件中的部分能量。由于粘合剂在弹簧涂层与弹性弹簧支撑件之间形成柔性层，因此实现了有利的应变梯度。特别地，减小了弹簧支撑件和粘合剂之间的边界层中的应力。因此，在粘合层和弹簧支撑件之间的该区域中存在相对小的变形，导致由于负载而特别低的磨损。
33.根据本发明的优选实施例，中间层的硬度小于弹簧涂层的硬度。特别地，比弹簧涂层软的中间层、特别是粘合层防止弹簧涂层在高负载下损坏。
34.中间层特别是粘合层的硬度特别是指中间层在粘合剂固化状态下的可测量硬度。为了测量硬度，例如可以使用压痕法。在这种方法中，具有限定几何形状的穿透体(也称为压头)穿透到待研究材料中，压头的材料比样品本身硬得多。不管穿透体的几何形状如何，可以为每个穿透深度分配力。这两个变量的商代表样品硬度或刚度的量度。已知的塑料压
痕方法例如是肖氏a法和肖氏d法。金属的硬度可以根据例如维氏硬度或布氏硬度来确定。在这种情况下，穿透体用于产生塑性变形，该塑性变形通过光学显微镜测量，并且通过接触面积、相关力和穿透深度来确定硬度。
35.根据本发明的优选实施例，中间层的硬度不大于70肖氏d。
36.弹簧支撑件优选由柔性塑料、特别是弹性体或包含弹性体(例如橡胶)的塑料构成，原则上也可以使用热塑性或热固性塑料作为弹簧支撑件的材料。
37.总之，有利的是，所使用的材料的硬度从优选由可硬化弹簧钢构成的弹簧经由插入的层分阶段降低到弹性支撑体。由此，引入弹簧中的能量也可以分阶段吸收，其中弹性中间层，特别是粘合层，可以通过变形吸收部分能量。总之，这在所述部件之间产生有利的应变梯度。特别地，弹簧可以具有比弹簧涂层更高的硬度，和/或弹簧涂层可以具有比中间层特别是粘合层更高的硬度，和/或中间层特别是粘合层可以具有比弹簧支撑件更高的硬度。
38.相应地，根据一种改进方案，可以设置刚度也从弹簧经由弹簧涂层、进一步经由中间层、特别是粘合层到弹簧支撑件减小。特别地，弹簧可以具有比弹簧涂层更高的刚度，和/或弹簧涂层可以具有比中间层特别是粘合层更高的刚度，和/或中间层特别是粘合层可以具有比弹簧支撑件更高的刚度。
39.相反地，弹性可以从弹簧经由弹簧涂层、进一步经由中间层、特别是粘合层到弹簧支撑件增加。特别地，弹簧支撑件可以具有比中间层特别是粘合层更高的弹性，和/或中间层特别是粘合层可以具有比弹簧涂层更高的弹性，和/或弹簧涂层可以具有比弹簧更高的弹性。
40.相应地，断裂伸长也可以从弹簧经由弹簧涂层、进一步经由中间层、特别是粘合层到弹簧支撑件增加。
41.断裂伸长率表征材料的可变形性或延展性。断裂伸长率描述了断裂后长度的永久变化，基于拉伸试验中样品的初始测量长度。特别地，弹簧支撑件可以具有比中间层特别是粘合层更高的破裂伸长率，和/或中间层特别是粘合层可以具有比弹簧涂层更高的断裂伸长率，和/或弹簧涂层可以具有比弹簧更高的断裂伸长率。
42.根据本发明的优选实施例，中间层具有至少5％、特别是至少50％、优选至少100％的断裂伸长率。
43.中间层、特别是粘合层的断裂伸长率的上限可以是例如不大于300％。
44.在本发明的优选实施例中，涂层的硬度为至少70肖氏d。
45.根据本发明的优选实施例，弹簧支撑件的硬度为至少50肖氏a和/或不大于80肖氏a。
46.根据本发明的优选实施例，中间层具有0.1mm至10.0mm的范围内、优选地0.2mm至7.0mm的范围内、特别优选地0.3mm至5mm的范围内、非常特别优选地0.4mm至1.5mm的范围内的厚度。
47.为了生产中间层、特别是粘合层的限定层厚度，可以设置间隔件，涂层的表面和弹簧支撑件的表面通过间隔件彼此保持距离，其中，形成在涂层的表面与弹簧支撑件的表面之间的空间至少非常大地填充有中间层层、特别是粘合层。“至少非常大地”是指特别是包括形成在弹簧支撑件与弹簧之间并且填充有中间层、特别是粘合层的中间空间也可以具有与生产相关的空腔或空气夹杂物的可能性。所述中间空间优选大部分、特别是至少90％填
充有中间层、特别是粘合层。
48.在本发明的优选实施例中，附加地设置间隔件，涂层的表面和弹簧支撑件的表面通过间隔件彼此保持距离，其中，形成在涂层的表面与弹簧支撑件的表面之间的空间至少非常大地填充有中间层。
49.例如，间隔件可以同时设计为用于形成形状连接的阳性元件。特别地，间隔件可以设计为弹簧支撑件的一体部件和/或设计为独立的元件。
50.根据本发明的优选实施例，间隔件以分布方式布置，使得弹簧和弹簧支撑件关于弹簧轴线在轴向方向和/或径向方向上相对于彼此对准。
51.根据本发明的优选实施例，间隔件配置为从弹簧支撑件的表面突起的突起部的形式。
52.在本发明的优选实施例中，沿着弹簧的缠绕和/或在弹簧丝的圆周的一部分上在圆周方向上彼此偏移地布置多个间隔件。
53.根据本发明的优选实施例，弹簧支撑件配置为使得当从穿过弹簧丝的横截面观察时，弹簧在至少30
°
、优选至少100
°
的接触角范围内接收在弹簧支撑件中，并且通过中间层形状配合地连接到弹簧支撑件，其中，中间层在接触区域中具有基本恒定的厚度。
54.在本发明的优选实施例中，步骤f)中材料连接的形成在0至60℃的温度范围内进行，优选在5至50℃的温度范围内，特别优选在5至40℃的温度范围内进行。
55.根据本发明的优选实施例，步骤e)中的中间层的生产基本在没有压力的情况下进行。
56.根据本发明的优选实施例，步骤c)中提供的填充物包括选自丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、硅酮、硅烷杂化体系、多硫化物或其组合的组合物。
57.在本发明的优选实施例中，在步骤a)中提供的弹簧和/或在步骤b)中提供的弹簧支撑件另外设置辅助组装元件，该辅助组装元件以限定的间隔至少临时地将弹簧支撑件固定在弹簧上。
58.在本发明的优选实施例中，在另一步骤g)中，提供至少一个间隔件，在步骤e)的中间层的生产过程中，为了间隔弹簧和弹簧支撑件，在另一步骤h)中，在引起接触过程之前，在其间顺序地提供至少一个间隔件，以便间隔弹簧和弹簧支撑件。
59.本发明还包括所有上述实施例、特别是优选实施例的所有组合。
附图说明
60.参照附图解释根据本发明的弹簧组件。
61.图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的弹簧组件的三维视图，
62.图2示意性地示出图1所示的根据本发明的实施例的弹簧支撑件的区域中的截面图，
63.图3示出根据图2的具有附加间隔件的本发明的另一实施例，
64.图4示出根据图2的具有附加空腔的本发明的另一实施例。
65.具体实施方式
66.图1示出了根据本发明的一个实施例的弹簧组件1，弹簧组件1包括特别是具有涂层的弹簧2、弹簧支撑件3和中间层4，其中，中间层4布置在弹簧2与弹簧支撑件3之间。中间
层4至少材料连接到弹簧2，特别是连接到面向弹簧2的一侧上的涂层，并且中间层4在背向弹簧2的一侧上部分地抵靠弹簧支撑件3。
67.图2示出了根据图1所示的弹簧组件1的实施例的弹簧支撑件3的区域中的截面图。
68.图3示出了根据图2的另一截面图，在弹簧支撑件3上具有附加的间隔件5、5'、5"，间隔件5、5'、5"用于将弹簧1的表面，特别是弹簧的涂层与弹簧支撑件3的表面隔开。
69.图4示出了根据图2的另一截面图，其具有布置在弹簧支撑件3中的附加空腔6、6'、6"、6'"、6""。中间层4形状配合地连接、特别是锚固到弹簧支撑件3的空腔6、6'、6"、6'"、6""。
70.工业适用性
71.上述类型的弹簧组件用于生产车辆，特别是机动车辆和/或轨道车辆的底盘。
72.附图标记表
73.1＝弹簧组件
74.2＝弹簧
75.3＝弹簧支撑件
76.4＝中间层
77.5、5'、5"＝间隔件
78.6、6'、6"、6'"、6""＝空腔。