用于机动车辆的管弹簧和用于制造管弹簧的方法技术

技术编号:18464911 阅读:23 留言:0更新日期:2018-07-18 15:27
本发明专利技术涉及一种用于机动车辆的管弹簧(1),特别是螺旋弹簧(3)、扭杆弹簧(2)和/或稳定器(4),管弹簧(1)包括至少一个金属管元件(5),金属管元件(5)具有管内横截面(6)、管内径(DI)、管外径(DA)、管内壁(7)和管壁厚度(W),其中,在管弹簧(1)的至少一个金属管元件(5)的管内横截面(6)中,至少一个金属泡沫(8)至少布置在局部区域内,并且至少一个金属管元件(5)具有至少部分马氏体微结构。

Tube spring for motor vehicle and method for manufacturing tube spring

The invention relates to a tube spring (1) for a motor vehicle, especially a spiral spring (3), a torsion bar spring (2) and / or a stabilizer (4), a tube spring (1) including at least one metal tube element (5), and a metal tube element (5) having an internal cross section (6), an internal diameter (DI), a pipe outer diameter (DA), a tube inner wall (7) and a tube wall thickness (W), in which the tube is in the tube. In at least one metal tube element (6) of at least one metal tube element (5) of a spring (1), at least one metal foam (8) is at least arranged in a local area, and at least one metal tube element (5) has at least a partial martensitic microstructure.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机动车辆的管弹簧和用于制造管弹簧的方法
本专利技术涉及用于机动车辆的管弹簧和用于制造管弹簧的方法。现有技术在现有技术中,来自成形钢管或钢丝的弹簧和扭杆在多个实施例中是已知的。例如,扭杆也被称为扭杆弹簧、稳定器扭杆或扭转弹簧杆。钢弹簧和扭杆弹簧特别用于机动车辆中,其中,钢弹簧例如在弹簧/阻尼系统中使用,以用于缓冲路面的不平坦,并且扭杆弹簧用于在转弯时、穿过不断变化的路面时以及在路面不平坦的情况下稳定机动车辆的侧倾运动。这种稳定器通常设置在前轴和后轴的区域中,并且大多数情况下延伸穿过车辆的整个宽度。可以根据现有技术中已知的成形方法,使钢管或钢丝成形为弹簧和扭杆。在所述成形之前或之后,对钢管或钢丝进行各种制备步骤,这些制备步骤影响弹簧特性和强度特性并且进一步改进材料的特定使用特性。因此,可以以较低的材料投入以及因此较低的重量和材料成本,来制造强度值较高的弹簧和/或扭杆。与杆弹簧相比,本文中的管弹簧在相同的弹簧特性下具有较低的重量,其中管状稳定器的刚度和弯曲能力取决于直径和壁厚。然而,由于在成形期间和部件的操作过程中产生较高的内部应力,因此弯曲能力降低,故,直径壁厚比只可以在有限的范围内增加(该增加有利于较大地减轻重量)。因此,管弹簧在几何尺寸上的特性和由此导致的弹簧特性上的特性被限制在狭窄的范围内,或者对于现有技术中已知的一些成形方法钢管或钢丝的成形能力受到限制。具体而言,强度和韧性参数与弹簧的成形能力和使用寿命有关。另外,一方面,与具有相同的几何外部尺寸的管弹簧相反,杆弹簧具有较高的重量,而另一方面,管弹簧需要防止管内表面上的腐蚀,而管弹簧难以进入,所述防腐蚀保护需要其他方法步骤,例如喷丸处理。例如,DE10315418B3中已知用于生产热成形螺旋弹簧的方法。DE19839383C2中描述了对用于受扭转应力的弹簧元件的钢进行热机械处理的方法。因此,本专利技术基于如下目的:提供用于机动车辆的改进的管弹簧(特别是改进的螺旋弹簧、扭杆弹簧和/或稳定器),并且提供用于制造该管弹簧的方法,其中,该弹簧和方法避免了前述缺点。具体而言,通过这种改进的管弹簧和用于制造管弹簧的改进方法,由钢管制造的弹簧的优点可以至少部分地与由钢丝制造的弹簧的优点相结合。此外,通过根据本专利技术的管弹簧和用于制造管弹簧的改进方法,可以提供较常规管弹簧和方法改进了的弯曲能力,并且避免由成形方法引起的裂缝。此外,可以省却对管内表面提供防腐蚀保护的需求。此外,通过用于制造管弹簧的改进方法,将提供可以以简单且可靠的方式在现有方法中实施的稳定的制造过程。此外,可以有针对性地为管弹簧的各种局部区域和/或直径设定预定的几何惯性矩,并且还可以在各种局部区域和/或直径中以可变的方式设定所述几何惯性矩。
技术实现思路
该目的通过根据权利要求1所述的管弹簧和根据权利要求6所述的用于制造在至少一个局部区域中发泡的管弹簧的方法来实现。与常规管弹簧相比,根据本专利技术的用于机动车辆的管弹簧具有以下优点:杆弹簧的特性至少部分地与管弹簧的特性相结合。具体而言,根据本专利技术的管弹簧的变形能力远超过常规管弹簧的弯曲能力。此外,在根据本专利技术的管弹簧的情况下,可以根据弹簧的每个部分和/或区域中的要求来建立特性,特别是刚度和弯曲刚度。此外,在根据本专利技术的管弹簧的情况下,刚度特性和弹簧特性可以借助于直径壁厚比来设定,同时考虑轻量化的构造模式。而且,根据本专利技术的管弹簧无需对管内表面提供任何防腐蚀保护。此外,在预定外管直径和/或预定壁厚的情况下可以产生多种不同的弹簧劲度。与常规方法相比,根据本专利技术的用于制造在至少一个局部区域中发泡的管弹簧的方法具有以下优点:可以省却对管内表面提供防腐蚀保护的方法步骤。此外,借助于根据本专利技术的、用于制造在至少一个局部区域中发泡的管弹簧的方法,改进了管弹簧的弯曲能力,由此大大避免了由成形方法导致的裂缝。根据本专利技术的方法的另一个优点在于,所述方法可以以简单和可靠的方式结合到已有的方法中。此外,借助于插入到管弹簧的相应局部区域中的金属泡沫并且借助于所述金属泡沫的特性,管弹簧的沿管弹簧的长度的刚度可以以可变方式设定。由此,导致在操作负载下适应的应力分布。因此,本专利技术的主题是管弹簧(特别是用于机动车辆的螺旋弹簧、扭杆弹簧和/或稳定器),该管弹簧包括至少一个金属管元件,该金属管元件具有管内横截面、管内径、管外径、管内壁和管壁厚度,其中,至少一个金属泡沫在至少一个局部区域内设置在管弹簧的至少一个金属管元件的管内横截面中,并且至少一个金属管元件具有至少部分马氏体结构。本专利技术的另一主题是用于制造在至少一个局部区域中发泡的管弹簧(特别是用于机动车辆的螺旋弹簧、扭杆弹簧和/或稳定器)的方法,所述方法包括以下步骤:a)提供至少一种初始材料组合物,该初始材料组合物包含具有熔融温度的至少一种金属组分和发泡剂组分;b)提供包括至少一个金属管元件的管弹簧,该金属管元件具有管内横截面、管内径、管外径、管内壁和管壁厚度;c)将步骤a)中提供的至少一种初始材料组合物插入到步骤b)中提供的管弹簧的至少一个金属管元件中,其中,至少一个金属管元件被完全或部分地填充;d)使步骤c)中插入的至少一种初始材料组合物发泡,其中,通过将步骤c)中插入的初始材料组合物的至少一种金属组分至少部分地加热到发泡温度,来进行发泡,该发泡温度高于至少一个金属组分的熔融温度,其中,加热在构造金属泡沫并制造至少在局部区域中发泡的至少一个金属管元件时至少部分地进行,其中,在至少一个局部区域中发泡的管弹簧被制造,其中,在于至少一个局部区域中发泡的至少一个金属管元件的管内壁与在至少一个局部区域中发泡的至少一个金属管元件的金属泡沫之间,在至少局部区域中构成至少部分材料一体连接。本专利技术的另一主题是在至少一个局部区域中发泡的管弹簧在车辆(特别是机动车辆)的悬架系统中的使用。具体实施方式在本专利技术的内容中,管弹簧理解为包括至少一个金属管元件的部件,该金属管元件在应力下屈服并且在解除应力后恢复到初始形状。特别地,管弹簧可以是由钢管以螺丝状或螺旋方式缠绕的部件、以杆状方式伸长的部件或者呈角度弯曲的部件。管弹簧的示例选自包括下列各项的组合:螺旋弹簧(特别是压缩螺旋弹簧、拉伸螺旋弹簧)、锥形弹簧、拉伸弹簧、柔性弹簧(特别是螺旋状弹簧)、缠绕扭转弹簧及其组合。在本专利技术的内容中,扭杆弹簧理解为包括至少一个金属管元件的部件,其中,在两端固定夹紧的情况下,紧固端部围绕扭杆弹簧轴线执行相互枢转运动。特别地,机械应力基本上借助于以与扭杆弹簧轴线相切的方式施加的扭矩产生。扭杆弹簧也被理解为例如直扭杆、角度扭杆、扭转弹簧、稳定器扭杆、稳定器、分体式稳定器及其组合。在本专利技术的内容中,金属泡沫理解为包含至少一种金属组分并且借助于至少一种发泡剂组分而发泡的泡沫。具体而言,至少一种金属组分选自包括下列各项的组合:铝合金(特别是铝和硅的共晶合金)、AlCU、AlMn、AlSi、AlMg、AlMgSi、AlZn、钛合金及其组合。例如,金属组分可以在已被压(特别是通过挤压)成几何形状的初始材料组合物中被提供。几何形状的示例可以选自包括下列各项的组合:条状、杆状、管状、十字架状元件及其组合。具体而言,所提供的初始材料组合物可以作为块体材料插入到管弹簧中。发泡剂组分的示例为包含至少本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于机动车辆的管弹簧(1),特别是螺旋弹簧(3)、扭杆弹簧(2)和/或稳定器(4),所述管弹簧(1)包括至少一个金属管元件(5),所述金属管元件(5)具有管内横截面(6)、管内径(DI)、管外径(DA)、管内壁(7)和管壁厚度(W),其特征在于至少一个金属泡沫(8)在至少一个局部区域内设置在所述管弹簧(1)的所述至少一个金属管元件(5)的所述管内横截面(6)中,并且所述至少一个金属管元件(5)具有至少部分马氏体结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 DE 102015217399.21.一种用于机动车辆的管弹簧(1),特别是螺旋弹簧(3)、扭杆弹簧(2)和/或稳定器(4),所述管弹簧(1)包括至少一个金属管元件(5),所述金属管元件(5)具有管内横截面(6)、管内径(DI)、管外径(DA)、管内壁(7)和管壁厚度(W),其特征在于至少一个金属泡沫(8)在至少一个局部区域内设置在所述管弹簧(1)的所述至少一个金属管元件(5)的所述管内横截面(6)中,并且所述至少一个金属管元件(5)具有至少部分马氏体结构。2.根据权利要求1所述的管弹簧(1),其特征在于,所述至少一个金属泡沫(8)以至少部分材料一体的方式连接到所述至少一个金属管元件(5)的所述管内壁(7),所述至少一个金属泡沫(8)在至少一个局部区域内设置在所述管弹簧(1)的所述至少一个金属管元件(5)的所述管内横截面(6)中。3.根据权利要求1或2所述的管弹簧(1),其特征在于,所述至少一个金属管元件(5)的所述管外径(DA)与所述管壁厚度(W)之比大于8、优选大于12、特别优选大于20、最特别优选大于30。4.根据权利要求1至3中任一项所述的管弹簧(1),其特征在于,设置在所述至少一个金属管元件(5)的所述管内横截面(6)中的所述至少一个金属泡沫(8)的密度小于1g/cm3、优选小于0.6g/cm3、特别优选在从0.1g/cm3至0.5g/cm3的范围内。5.根据权利要求1至4中任一项所述的管弹簧(1),其特征在于,所述至少一个金属管元件(5)至少部分成形为不完全构造为直线的管弹簧(1)。6.一种用于制造在至少一个局部区域中发泡的管弹簧(1)的方法,所述管弹簧(1)特别是用于机动车辆的螺旋弹簧(3)、扭杆弹簧(2)和/或稳定器(4),所述方法包括以下步骤:a)提供至少一种初始材料组合物,所述初始材料组合物包含具有熔融温度的至少一种金属组分和发泡剂组分;b)提供包括至少一个金属管元件(5)的管弹簧(1),所述金属管元件(5)具有管内横截面(6)、管内径(DI)、管外径(DA)、管内壁(7)和管壁厚度(W);c)将步骤a)中提供的所述至少一种初始材料组合物插入到步骤b)中提供的所述管弹簧(1)的所述至少一个金属管元件(5)内,其中,所述至少一个金属管元件(5)被完全或部分地填充;d)使步骤c)中插入的所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员:迪特·莱希纳蒂莫·斯特拉卡弗兰克·施耐德
申请(专利权)人:蒂森克虏伯弹簧与稳定器有限责任公司蒂森克虏伯股份公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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