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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung einer Querblattfeder an einem Radträger einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Achskonstruktionen für Personenkraftfahrzeuge bekannt, die im Normalfall über mindestens zwei Aufbaufedern, die regelmäßig als Schraubenfedern ausgeführt sind, und einen quer zur Fahrtrichtung angeordneten Stabilisator verfügen. Die Aufbaufedern haben dabei die Aufgabe, den Fahrzeugaufbau von der Achskonstruktion zu entkoppeln, um beispielsweise durch Schlaglöcher oder Bodenwellen ausgelöste Fahrbahnanregungen zu kompensieren. Die Aufbaufedern haben zudem die Aufgabe, den Fahrzeugaufbau gegen das jeweilige Fahrzeugrad abzustützen, so dass das Fahrzeugrad durch die Federkraft der Aufbaufeder stets auf die Fahrbahn gedrückt wird.
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Beim Durchfahren einer Kurve wird auf das Kraftfahrzeug eine von der Fahrgeschwindigkeit und des Kurvenradius abhängige Fliehkraft ausgeübt. Diese Fliehkraft wirkt in Querrichtung des Schwerpunkts des Fahrzeugaufbaus, welcher dadurch bestrebt ist, um die längsgerichtete Wankachse, eine virtuelle Verbindung zwischen dem vorderen und hinteren Wankzentrum der Achskonstruktion, eine Kippbewegung auszuführen. Durch die Neigung des Fahrzeugaufbaus erhöht sich die Kippgefahr des Fahrzeugs. Außerdem wird eine solche Neigung von den Fahrzeuginsassen des Kraftfahrzeugs als unangenehm empfunden. Da sich im Wankfall die Federkraft auf die Aufbaufeder überproportional erhöht, kann die Aufbaufeder alleine diese Zusatzbelastung nicht kompensieren. Zur Kompensation dieser Last wird dazu ein querliegender Stabilisator in das System integriert, welcher nur bei einseitiger Einfederung, sprich einer Kurvenfahrt, in Aktion tritt und der parallel zur Aufbaufeder angeordnet ist. Dadurch erhöht sich nach dem Federgesetz die effektive Federsteifigkeit am Radaufstandspunkt.
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Eine quer zur Fahrtrichtung eingebaute Blattfeder erfüllt bei zweifacher Lagerung an der Karosserie oder an dem Hilfsrahmen der Achskonstruktion sowohl die Funktion einer Aufbaufeder als auch die eines Stabilisators. Dabei hat insbesondere die geometrische Ausgestaltung des Blattfederkörpers und auch die Ausgestaltung der inneren Lagerung des Blattfederkörpers einen erheblichen Einfluss auf die Wank- und die Hubrate der Achskonstruktion. Wird die erforderliche Wanksteifigkeit nicht erreicht, wird häufig zusätzlich ein Stabilisator verwendet. Beispiele hierfür sind die Corvette C6 (seit 2005) und der Mercedes Sprinter (seit 2006).
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Bei Achssystemen mit integrierter Querblattfeder, bei denen das Blattfederende kraftschlüssig direkt mit dem Radträger gekoppelt wird, stehen die Radsturzveränderungen bei der Ein- bzw. Ausfederung sowie die Kontaktwinkel zwischen dem Radträger und dem freien Ende der Blattfeder in einem ungünstigen Verhältnis. Dies bedeutet, dass der Kontaktwinkel zwischen der Auflage der Blattfeder und dem Radträger bei maximaler Ein- bzw. Ausfederung ungleich ist bzw. durch die Radsturzveränderung nicht vollständig ausgeglichen werden kann. Als Folge daraus ergibt sich eine unzulässig hohe Flächenpressung im äußeren Lagerungsbereich der Blattfeder, insbesondere bei maximaler Einfederung. Zusätzlich erfahren konventionelle Achskonstruktionen bei der Ein- und Ausfederung aufgrund kinematischer Anforderungen eine Spurweitenänderung über den Radhub. Dadurch entstehen relative Verschiebungen zwischen dem Radträger und dem Krafteinleitungspunkt der Blattfeder, welche ebenfalls entsprechend kompensiert werden müssen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung einer Querblattfeder an einem Radträger einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, mit der zum einen die unterschiedlichen Kontaktwinkel zwischen der Auflage der Blattfeder und dem Radträger ausgeglichen werden kann und die sich dadurch ergebende hohe Flächenpressung minimierbar ist und mit der gleichzeitig eine Querverschiebung zwischen dem Radträger und der Querblattfeder möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung einer Querblattfeder an einem Radträger einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist an den Enden der Querblattfeder jeweils ein Gleitnocken fixiert, der auf einer am jeweiligen Radträger fixierten Gleitplatte aufliegt, wobei die der Gleitplatte zugewandte Oberfläche der Gleitnocken so geformt ist, dass die Auflagefläche zwischen Gleitplatte und Gleitnocken in jeder Funktionsstellung nahezu konstant ist.
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Durch die Nocken wird in jeder Federposition eine unzulässig hohe Oberflächenpressung auf das Blattfedermaterial vermieden. Durch das Zusammenspiel der Gleitnocken mit der am Radträger aufgebrachten Gleitplatte ist eine ungehinderte Spurweitenänderung in Unabhängigkeit von der Achskinematik ermöglicht.
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Auch eine aktive Anlenkung der Radträger, beispielsweise bei dynamisch angelenkten Achssystemen, kann mit einem solchen aus Gleitnocken und Gleitplatte bestehenden Gleitlagerpaket in einfacher Weise realisiert werden.
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Vorteilhaft ist auch, dass dieses Gleitlager aus wenigen, einfach konstruierten Bauteilen aufgebaut ist und somit eine geringe Störanfälligkeit, eine hohe Dauerhaltbarkeit und Wirtschaftlichkeit aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist die der Gleitplatte zugewandte Gleitfläche der Gleitnocken in Richtung der Kraftfahrzeugquerachse konvex, insbesondere parabolisch geformt. Dadurch wird erreicht, dass die Auflagefläche sowohl für den Ein- als auch für den Ausfederungsfall immer gleich bleibt und somit eine einseitige Belastung der Lagerung vermieden wird.
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Um die auftretende Flächenpressung im Bereich der Konstruktionslage gering zu halten, ist gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ein zentraler Bereich der der Gleitplatte zugeräumten Gleitfläche des Gleitnockens in Richtung der Kraftfahrzeugquerachse abgeflacht ausgebildet.
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Die Gleitnocken sind bevorzugt aus einem harten Kunststoff hergestellt, um eine hohe Verschleißresistenz der Nocken zu erreichen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist die Gleitplatte aus PTFE oder einem gleichwertigen Material hergestellt, um die Gleitbewegung des Gleitnockens auf der Gleitplatte zu ermöglichen und so die Bewegungen des Radträgers so wenig wie möglich zu beeinflussen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante sind der Gleitnocken und die Gleitplatte eines Gleitlagers von einer Dichtmanschette umgeben, um das aus diesen Teilen bestehende Gleitlager vor mechanischen und/oder chemischen Umwelteinflüssen zu schützen.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung in der Konstruktionslage,
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2 die Anordnung aus 1 bei maximaler Einfederung und
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3 die Anordnung aus 1 bei maximaler Ausfederung.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position des Gleitnockens, der Gleitplatte, des Radträgers und anderer Teile. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, d. h. durch verschiedene Arbeitsstellungen oder dergleichen können sich diese Bezüge verändern.
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In der 1 ist mit den Bezugszeichen 1 ein Fahrzeugrad schematisch dargestellt. An diesem Fahrzeugrad ist ein Radträger 2 angeordnet, welcher über ein Gleitlager, bestehend aus einer als Lagerunterteil dienenden Gleitplatte 3 und einem als Lageroberteil dienenden Gleitnocken 4 mit einer in etwa parallel entlang einer Kraftfahrzeugquerachse y angeordneten Querblattfeder 5 verbunden ist. Die Querachse der Querblattfeder 5 muss dabei nicht zwingend parallel zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet sein. Die Querblattfeder 5 ist mit ihren jeweiligen freien Enden 51 über das Gleitlager mit einem jeweiligen Radträger 2 verbunden. Dabei ist der Gleitnocken 4 am freien Ende 51 der Querblattfeder 5 fixiert und die Gleitplatte 3 ist demgemäß so an dem Radträger 2 fixiert, dass die als Gleitfläche dienende Oberseite der Gleitplatte 3 der Unterseite des Gleitnockens 4 gegenüberliegt und der Gleitnocken 4 stets auf der Gleitplatte 3 aufliegt.
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Die untere Kontur des Gleitnockens 4 ist dabei bevorzugt in Richtung der Kraftfahrzeugquerachse Y, welche auch die Längsachse der Querblattfeder 5 bildet, konvex geformt, insbesondere parabolisch. Die der Querblattfeder 5 zugewandte Oberseite der Gleitnocke 4 liegt dabei plan auf der dem Radträger 2 zugewandten Unterseite der Querblattfeder 5 auf.
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Wie in den 2 und 3 auch zu erkennen ist, welche jeweilige Situationen bei maximaler Einfederung bzw. bei maximaler Ausfederung zeigen, wird durch das Zusammenwirken des Gleitnockens 4 mit der Gleitplatte 3, die auf die Querblattfeder 5 wirkende Flächenpressung durch die stets gleiche Auflagefläche konstant gehalten.
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In den 2 und 3 ist außerdem zu erkennen, dass sich bei einer Aus- oder Einfederung zudem die Spurweite des Kraftfahrzeuges ändert, was mit einer Änderung des Abstands der Lagerpunkte der Querblattfeder 5 an den Radträgern 2 einhergeht.
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Die Gleitplatte 3 ist bevorzugt aus PTFE hergestellt, um sicherzustellen, dass der bevorzugt parabolisch geformte Gleitnocken 4 auf dieser gleiten kann. Würde man die Querblattfeder 5 ortsfest an den Radträger 2 befestigen, würde die Querblattfeder 5 entlang ihrer Längsachse sehr stark auf Druck belastet. Durch die hier vorgestellte Lösung der Querblattfederlagerung in Form eines Gleitlagers ist die räumliche Änderung der Lagerpunkte von der übrigen Belastung der Querblattfeder entkoppelt und bewirkt dadurch eine geringere Belastung der Feder. Die Querblattfeder 5 ist dabei bevorzugt aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt.
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Das gesamte aus Gleitnocke 4 und Gleitplatte 3 bestehende Gleitlager ist bevorzugt von einer Dichtmanschette 6 aus einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise einer Gummimanschette, umgeben, wobei der obere Bund der Dichtmanschette 6 an der Gleitnocke 4 und der untere Bund der Dichtmanschette 6 an der Gleitplatte 3 festgelegt ist. Dadurch wird das Gleitlager in einfacher und wirkungsvoller Weise vor Verschmutzungen geschützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugrad
- 2
- Radträger
- 3
- Gleitplatte
- 4
- Gleitnocken
- 5
- Querblattfeder
- 6
- Dichtmanschette
- 51
- Freie Enden der Querblattfeder
- Y
- Kraftfahrzeugquerachse
