DE102010024594A1 - pendulum suspension - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pendelfederung (4) für ein Kraftfahrzeug (2), welches ein Tragstrukturbauteil (6) und mindestens zwei in Fahrzeugquerrichtung weisende und in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete Fahrzeugachsen (8a, 8b) umfasst. Dabei weist die Pendelfederung (4) einen in etwa stabförmigen, quer zu seiner Mittellängsachse (A) elastisch biegbaren Federkörper (12) auf. Der Federkörper (12) erstreckt sich in Einbaulage im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und ist um eine in Fahrzeugquerrichtung weisende Drehachse (14) schwenkbar mit dem Tragstrukturbauteil (6) verbunden. In Fahrzeuglängsrichtung gesehen ist eine Fahrzeugachse (8a, 8b) vor und eine weitere Fahrzeugachse (8b, 8a) hinter der Drehachse (14) in Fahrzeughochrichtung am Federkörper (12) abgestützt. Zur aufgabengemäßen Schaffung einer Pendelfeder (4), welche im Hinblick auf ein möglichst geringes Gewicht und auf eine kostengünstige Großserienfertigung weiter verbessert ist, ist vorgesehen, dass der Federkörper (12) die Drehachse (14) in Fahrzeugquerrichtung betrachtet umschließt.The present invention relates to a pendulum suspension (4) for a motor vehicle (2), which comprises a support structure component (6) and at least two vehicle axles (8a, 8b) pointing in the vehicle transverse direction and spaced apart in the vehicle longitudinal direction. Here, the pendulum suspension (4) has an approximately rod-shaped, transversely to its central longitudinal axis (A) elastically bendable spring body (12). The spring body (12) extends in the installed position substantially in the vehicle longitudinal direction and is pivotally connected to the supporting structure component (6) about an axis of rotation (14) pointing in the vehicle transverse direction. Seen in the vehicle longitudinal direction is a vehicle axle (8a, 8b) before and another vehicle axle (8b, 8a) behind the axis of rotation (14) in the vehicle vertical direction on the spring body (12) supported. For the purposes of creating a pendulum spring (4), which is further improved in terms of the lowest possible weight and a cost-effective mass production, it is provided that the spring body (12) surrounds the axis of rotation (14) viewed in the vehicle transverse direction.
Description
Die Erfindung betrifft eine Pendelfederung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a pendulum suspension, according to Preamble of claim 1.
Pendelfederungen sind aus der Kraftfahrzeugindustrie in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie finden insbesondere bei schweren Nutzfahrzeugen mit mehr als einer angetriebenen Achse Einsatz. Ein typisches Einsatzgebiet für Pendelfederungen sind drei- oder vierachsige Sattelzugmaschinen oder Lastkraftwagen mit Kippaufbau mit zwei heckseitigen Antriebsachsen. Die beiden Antriebsachsen sind pro Fahrzeugseite an nur jeweils einem in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Blattfederpaket abgestützt. Dabei ist eine der Antriebsachsen am in Fahrrichtung vorderen und eine am hinteren Ende des jeweiligen Blattfederpaketes befestigt. Das Blattfederpaket selbst ist jeweils üblicherweise mit Spannbügeln an einem Lagerschemel befestigt, welcher um eine in Fahrzeugquerrichtung weisende Achse drehbar an der Tragstruktur des Zugfahrzeugs angelenkt ist. Besonders große Fahrbahnunebenheiten in Fahrzeuglängsrichtung können durch diese Anordnung über eine Kippbewegung der Pendelfeder in Front- oder Heckrichtung ausgeglichen werden. Pendelfedern bewirken einen sehr gleichmäßigen Fahrbahnandruck hintereinander angeordneter Antriebsräder, was sich positiv auf die Traktion des Nutzfahrzeugs auswirkt.pendulum suspension are from the automotive industry in different embodiments known. They are found especially in heavy commercial vehicles more than one driven axle insert. A typical application for pendulum suspension are three- or four-axle semitrailer tractors or trucks with tipping body with two rear drive axles. The two drive axles are per vehicle side at only one each in the vehicle longitudinal direction aligned leaf spring package supported. One of the drive axles is in the direction of travel attached front and one at the rear end of the respective leaf spring package. The leaf spring package itself is usually each with Clamps attached to a bearing bracket, which um an axis pointing in the vehicle transverse direction rotatable on the support structure the towing vehicle is articulated. Particularly large road bumps in the vehicle longitudinal direction can through this arrangement compensated for a tilting movement of the pendulum spring in the front or rear direction become. Pendulum springs cause a very uniform Road pressure in succession arranged drive wheels, which has a positive effect on the traction of the commercial vehicle.
Aus
der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pendelfederung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche im Hinblick auf ein möglichst geringes Gewicht und auf eine kostengünstige Großserienfertigung weiter verbessert ist.It Object of the present invention, a pendulum suspension of to create the aforementioned type, which in terms of a possible low weight and cost-effective mass production is further improved.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Pendelfederung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches ein Tragstrukturbauteil und mindestens zwei in Fahrzeugquerrichtung weisende und in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete Fahrzeugachsen aufweist. Unter ”Fahrzeugachsen” sind hier insbesondere Fahrwerksachsen in Starrachsbauweise – vorzugsweise Antriebsachsen – zu verstehen. Der Einsatz einer Pendelfederung ist in der Regel nur in Verbindung mit Starrachsen sinnvoll. Die Pendelfederung umfasst einen in etwa stabförmigen, quer zu seiner Mittellängsachse elastisch biegbaren Federkörper. Als ”stabförmig” werden hier insbesondere Bauteile bezeichnet, deren Längsausdehnung groß im Vergleich zu ihren übrigen Abmessungen ist. Dazu gehören beispielsweise Flachstäbe oder auch Blattfedern. Der vorschlagsgemäße Federkörper erstreckt sich in Einbaulage im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und ist um eine in Fahrzeugquerrichtung weisende Drehachse schwenkbar mit dem Tragstrukturbauteil verbunden, wobei als ”verbunden” auch über ein Zwischenglied realisierte, mittelbare Verbindungen zweier Bauteile bezeichnet werden. In Fahrzeuglängsrichtung gesehen ist eine Fahrzeugachse vor und eine weitere Fahrzeugachse hinter der Drehachse in Fahrzeughochrichtung am Federkörper abgestützt. Der Federkörper umschließt die Drehachse in Fahrzeugquerrichtung betrachtet. Dies ist beispielsweise durch eine als Lagerstelle ausgestaltete Verdickung des Federkörpers im Bereich der Drehachse realisierbar, welcher vorzugsweise durch eine am Tragstrukturbauteil ausgebildete Lageraufnahme zumindest bereichsweise umschlossen ist. Vorteilhaft an der vorgeschlagenen Lösung ist unter anderem der Entfall einiger Bauteile der aus dem Stand der Technik bekannten Pendelfederung. So kann beispielsweise auf Spannbügel, Lagerschemel und Spannplatten verzichtet werden, was das Gewicht der Pendelfederung, Bauteilkosten den Montageaufwand maßgeblich reduziert. Insbesondere bietet die vorschlagsgemäße Pendelfederung gegenüber bekannten Lösungen eine erhebliche Bauraumersparnis, was unter anderem durch die Integration einer Lagerfunktion in den Federkörper erreicht werden kann.to Solution of the task is a pendulum suspension with the features of claim 1 proposed for a motor vehicle, which a support structure component and at least two in the vehicle transverse direction pointing and spaced apart in the vehicle longitudinal direction Has vehicle axles. Under "vehicle axles" are here especially suspension axles in rigid axle construction - preferably drive axles - too understand. The use of a pendulum suspension is usually only useful in conjunction with rigid axles. The pendulum suspension includes an approximately rod-shaped, transverse to its central longitudinal axis elastically bendable spring body. Being "rod-shaped" in particular designates components whose longitudinal extent big compared to their other dimensions is. These include, for example, flat bars or also leaf springs. The proposed spring body extends in installation position substantially in the vehicle longitudinal direction and is pivotable about an axis of rotation pointing in the vehicle transverse direction connected to the support structure component, wherein as "connected" also over an intermediate member realized, indirect connections between two components be designated. Seen in the vehicle longitudinal direction a vehicle axle in front and another vehicle axle behind the Rotary axle supported in the vehicle vertical direction on the spring body. Of the Spring body encloses the axis of rotation in the vehicle transverse direction considered. This is for example by a designed as a storage location Thickening of the spring body realized in the region of the axis of rotation, which is preferably formed by a formed on the support structure component Bearing is at least partially enclosed. Advantageously The proposed solution is, inter alia, the omission some components of the known from the prior art pendulum suspension. For example, on clamp, bearing stool and clamping plates what is the weight of pendulum suspension, component costs Significantly reduced the assembly costs. In particular, offers the proposed pendulum suspension opposite known solutions a considerable space savings, what among other things by the integration of a bearing function in the spring body can be achieved.
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Pendelfederung gemäß Anspruch
2 ist ein am Tragstrukturbauteil befestigter Lagerbock mit einem Lagerzapfen
vorgesehen, wobei der Lagerzapfen mit seiner Mittellängsachse
in Fahrzeugquerrichtung angeordnet und – in Fahrzeugquerrichtung
betrachtet – vom Federkörper zumindest teilweise
umschlossen ist. Eine mögliche Ausgestaltung ist beispielsweise eine
Gestaltung des Federkörpers im Bereich des Lagerzapfens
als eine zu diesem korrelierende Lagerhülse. Vorzugsweise
fällt die Mittellängsachse des Lagerzapfens mit
der Drehachse zusammen. Die vorschlagsgemäße Ausgestaltung
stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, den Federkörper
orthogonal zur Drehachse abzustützen. Durch eine gegenüber
dem Stand der Technik geringeren Bauhöhe der Pendelfederung
kann der Lagerbock überdies erheblich kleiner und damit
leichter ausgelegt werden, was sich reduzierend auf den Kraftstoffverbrauch
des Kraftfahrtzeugs auswirkt. Ein weiterer, maßgeblicher Vorteil
gegenüber bekannten Lösungen mit konventionellen
Federpaketen ist auch eine kinematisch wesentlich präzisere
Drehbewegung des vorschlagsgemäßen Federkörpers.
Dies ist vor allem bedingt durch eine reduzierte bauliche Komplexität
der Pendelfederung und eine erheblich niedrigere Anzahl von im Fahrbetrieb
relativbeweglicher Bauteile. Bei konventionellen Federungen hingegen
kommt es zu Relativbewegungen zwischen Blattfeder und Federsattel.
In der Folge kann es zum Scheuern der Blattfeder am Fahrzeugrahmen
und damit zu dessen Beschädigung kommen. Durch den erfindungsgemäßen
Entfall der Federbriden wird weniger Bauraum in Fahrzeughochrichtung
benötigt. Dieses ist vorteilhaft für den Bauraum
von Rahmenverschraubungen und für den sogenannten Bremsenfreigang.
Wesentlicher Vorteil also ein Bauraumgewinn und eine Gewichtsreduzierung.
Durch die vorgeschlagene Ausführungsform können
aber auch lastwechselbedingte Schlingerbewegungen in Fahrzeugquerrichtung
minimiert werden.In an advantageous embodiment of the pendulum suspension according to
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Pendelfederung nach Anspruch 3 ist der Federkörper über ein Lagerelement mit dem Lagerbock verbunden. Das Lagerelement ist beispielsweise als Gleitlager in Form einer Lagerbuchse, als Lagerschale oder als Wälzlager realisierbar. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass – im Wesentlichen unabhängig von Werkstoffen des Lagerzapfen und des Federkörpers – mit Hilfe des Lagerkörpers optimierte Lagerpaarung zwischen Lagerzapfen und Federkörper erreichbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lagerelement unmittelbar, ohne Zwischenbauteile, zwischen Federkörper und Lagerzapfen angeordnet. Es ist auch möglich, den Federkörper – insbesondere in glasfaserverstärkter Kunststoffausführung – auch ohne Zwischenelement auf dem Lagerzapfen anzuordnen.According to one further advantageous embodiment of the pendulum suspension according to claim 3, the spring body via a bearing element connected to the bearing block. The bearing element is for example as plain bearings in the form of a bearing bush, as a bearing shell or as Rolling realized. A significant advantage of this Embodiment is that - essentially independent of materials of the journal and the spring body - with Help the bearing body optimized bearing pairing between journals and spring body can be reached. In a preferred embodiment the bearing element is directly, without intermediate components, between spring body and trunnions arranged. It is also possible, the spring body - in particular in fiberglass reinforced plastic version - even without To arrange intermediate element on the journal.
Bei
einer weiteren Ausführungsvariante der Pendelfederung nach
Anspruch 4 ist der Lagerkörper elastisch verformbar. Ein
solcher Lagerkörper ist insbesondere als Radialfederring
oder auch als gummielastisches Elastomerelement realisierbar. Besonders
vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsvariante ein über
eine Wirkung des Federkörpers hinaus erzielbarer zusätzlicher
Feder-Dämpfer-Effekt gegenüber im Fahrbetrieb
auftretenden, insbesondere orthogonal zur Fahrzeugquerachse wirkenden
Vibrationen. Eine besonders kostengünstige Ausführungsvariante
ist mittels eines Elastomerkörpers realisierbar, welcher einerseits
fest mit dem Lagerbock und andererseits fest mit dem Federkörper
verbunden ist. Eine mögliche Ausgestaltung ist dabei beispielsweise
ein als dickwandiger Hohlzylinder gestalteter gummielastischer Lagerkörper,
dessen äußere Zylinderfläche am Federkörper
und dessen innere Zylinderfläche am Lagerzapfen stoff-,
kraft oder formschlüssig befestigt ist. Ein solcher Lagerkörper
ist im Rahmen seiner Elastizität als federnd rückstellendes
Drehlager einsetzbar. Derart gestaltete Drehlager stellen eine besonders
kostengünstige Alternative zu Gleit- oder Wälzlagern
dar. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante
ist das Lagerelement am Außendurchmesser mit formschlüssigen
Elementen versehen, die während eines Fertigungsprozesses
in ein Formbett zur Herstellung des Federkörßers
einlegbar ist. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine Fertigung
des Federkörpers und Lagerelement im Verbund. Bei einer
weiteren Ausführungsvariante liegen der Elastomerkörper,
der Lagerzapfen und der Federkörper lediglich ohne feste
Verbindung aneinander an, wobei in diesem Fall ein Abschlussdeckel an
der Stirnseite des Lagerzapfens als Axialverlagerungssicherung vorzusehen
istat
a further embodiment of the pendulum suspension after
Eine weitere Ausgestaltungsvariante der Pendellagerung gemäß Anspruch 5 liegt darin, dass der Federkörper im Wesentlichen aus einem Faserverbundwerkstoff besteht. Der vorschlagsgemäße Federkörper ist beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil realisierbar, wobei ein verwendeter Kunststoff vorzugsweise ungerichtete Mineral- oder Metallkurzfasern aufweist. Durch eine geeignete Kombination beanspruchungsgerechter Materialien ist eine gewichtsoptimierte Gestaltung des Federkörpers möglich. Gerade Spritzgießen stellt überdies in der Großserienfertigung ein besonders kostengünstiges Herstellungsverfahren dar, welches bei der konstruktiven Auslegung von Bauteilen eine vergleichsweise hohe Gestaltungsfreiheit lässt. Zur Herstellung des Federkörpers sind aber auch mineralfaserverstärkte Metallwerkstoffe einsetzbar. Geeignete Herstellungsverfahren sind dabei insbesondere Druck-, Vakuum- oder Gravitationsgießen.A further embodiment variant of the pendulum bearing according to claim 5 lies in that the spring body substantially from consists of a fiber composite material. The proposed spring body is for example realized as a plastic injection molded part, wherein a plastic used preferably non-directional mineral or Has short metal fibers. By a suitable combination more stressful Materials is a weight-optimized design of the spring body possible. In particular, injection molding is also used in mass production a particularly cost-effective production process, which in the structural design of components a comparatively high Freedom of design. For the production of the spring body but are also mineral fiber reinforced metal materials used. Suitable manufacturing processes are in particular Pressure, vacuum or gravity casting.
Es bleibt außerdem hervorzuheben, dass eine Durchgangsöffnung als Aufnahme des Lagerzapfens im Federkörper herstellungstechnisch besonders einfach realisierbar ist.It It should also be emphasized that a passage opening as a recording of the journal in the spring body manufacturing technology especially is easy to implement.
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Pendelfederung nach Anspruch 6 weist
der Faserverbundwerkstoff Fasern auf, welche im Wesentlichen in
Längsrichtung des Federkörpers ausgerichtet sind.
Ein Einsatz gerichteter Fasern ermöglicht eine kraftflussorientierte
Ausrichtung der Fasern. Im erfindungsgemäßen Federkörper
treten – aufgrund in Einbaulage hauptsächlich
in Fahrzeughochrichtung auf ihn einwirkender Biegebelastungen – im
Wesentlichen Zug- und Druckspannungen in Richtung seiner Mittellängsachse
auf. In Mittellängsrichtung des Federkörpers ausgerichtete,
verstärkende Fasern erlauben deshalb eine besonders gewichtsoptimierte Auslegung
der Pendelfederung. Diese Weiterbildung ermöglicht eine
gewünschte Federwirkung bei minimalem Materialeinsatz.
Die auf diese Weise erreichbare Gewichtseinsparung wirkt sich reduzierend
auf den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs aus.According to an advantageous development of the pendulum suspension according to
Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer Pendelfederung gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um einen Lastkraftwagen oder ein Zugfahrzeug eines Sattelschleppers. Die für die vorschlagsgemäße Pendelfederung beschriebenen Vorteile ergeben sich sinngemäß auch für das Kraftfahrzeug.to Solution of the problem is also a motor vehicle proposed with a pendulum suspension according to claim 7. The motor vehicle is preferably a truck or a towing vehicle of a semi-trailer. The for the proposed Pendulum suspension described advantages are analogously also for the motor vehicle.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Pendelfederung ergeben sich aus Kombinationen der aus den Unteransprüchen, der Zeichnung sowie der zugehörigen Figurenbeschreibung hervorgehenden Merkmale.Further advantageous embodiments of the pendulum suspension arise Combinations of the dependent claims, the drawing and the associated description of the figures Characteristics.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing explained. Showing:
Bei
einer hier nicht dargestellten Variante, bei der das Lagerelement
formschlüssig mit dem Federkörper verbunden ist,
kann der Lagerdeckel
Die
hier dargestellte Pendelfederung
In
dieser Darstellung verdeckt ist auf der in Fahrzeugquerrichtung
betrachtet gegenüberliegenden Seite des Kraftfahrzeugs
Bei
einer hier nicht dargestellten Ausführungsvariante der
Pendelfederung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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