-
Die Erfindung betrifft eine Druckfeder mit Überlastungsschutz, insbesondere zwischen einem Blattfederende und einem Achskörper eines Lastkraftwagens, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Eine allgemein bekannte gattungsgemäße Druckfeder besteht aus einer stabilen Basisplatte und einer dazu beabstandeten stabilen Druckplatte, wobei die Basisplatte mit dem Achskörper etwa in horizontaler Lage verbunden ist und die Druckplatte als obere Auflageplatte für das Blattfederende dient. Zwischen der Basisplatte und der Druckplatte ist ein Elastomerkörper als Gummikörper mit Zwischenblechen einvulkanisiert. Weiter sind Anschlagelemente zwischen der Basisplatte und der Druckplatte vorgesehen, welche einen freien Federweg als Überlastungsschutz begrenzen.
-
Konkret bestehen hier die Anschlagelemente aus sowohl an der Basisplatte als auch an der Druckplatte randseitig angeformten, stabilen Stegen, die aufeinander zugerichtet sind und sich übergreifen. Im unbelasteten Zustand der Druckfeder sind diese Stege sowohl in vertikaler Druckrichtung als auch in Querrichtung mit einem Spalt entsprechend einem freien Federweg in Druckrichtung und Querrichtung beabstandet. Mit ansteigender Druckbelastung bzw. Querkraftbelastung stützen sich die Stege als Anschlagelemente für einen Überlastungsschutz aneinander ab.
-
Da die Anschlagstege den Gummikörper jeweils seitlich übergreifen, beansprucht die Druckfeder ungünstig viel Bauraum. Zudem bedingen die angeformten Anschlagstege eine komplexe Form sowohl der Basisplatte als auch der Druckplatte mit relativ hohen Herstellkosten. Weiter erfordern die Anschlagstege einen relativ hohen Materialbedarf, was zudem ungünstig sowohl das Gewicht der Druckfeder als auch die Herstellkosten erhöht. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass solche Druckfedern jeweils für einen bestimmten Einsatzfall dimensioniert und hergestellt werden müssen und Anpassungen einer weitgehend einheitlichen Druckfederform an unterschiedliche Gegebenheiten nicht oder nur mit verhältnismäßig großem Aufwand möglich sind.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Druckfeder mit Überlastungsschutz so weiterzubilden, dass bei guter Überlastungsschutzfunktion der Bauraumbedarf, das Gewicht und gegebenenfalls die Herstellkosten reduzierbar sind und einfache Anpassungen an unterschiedliche Lagergegebenheiten möglich sind.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Anschlagelement an der stabilen Druckplatte ein Anschlagbolzen fest angebracht ist, der auf die stabile Basisplatte hin gerichtet ist. Der Anschlagbolzen ist dabei in einer Elastomerkörperbohrung aufgenommen und ragt in eine anschließende Basisplattenbohrung.
-
Das Anschlagelement in Form des erfindungsgemäßen Anschlagbolzens ist hier in das Druckfederinnere verlagert, so dass im Vergleich zum Stand der Technik aufwendige außenseitige, den Elastomerkörper übergreifende Anschlagstege entfallen können. Dadurch benötigt die erfindungsgemäße Druckfeder einen vergleichsweise geringeren Bauraum und kann bei einfachem Aufbau gewichts- und kostengünstiger hergestellt werden. Eine Anpassung an unterschiedliche Lagergegebenheiten kann einfach durch eine andere Dimensionierung des Anschlagbolzens bei sonst weitgehend gleicher Druckfeder kostengünstig durchgeführt werden. Durch eine stabile Abstützung des Anschlagbolzens in der Basisplattenbohrung wird bei einer Überlastung des Elastomerkörpers zudem ein funktionsfähiger Überlastungsschutz erreicht.
-
Ein Anschlag und damit ein Überlastungsschutz in Druckrichtung entsprechend der Längsrichtung des Anschlagbolzens wie folgt durchgeführt werden: Die Länge des Anschlagbolzens kann so dimensioniert werden, dass er mit seinem freien Bolzenende nach einem vorbestimmten freien Federweg durch die Basisplatten-Durchgangsbohrung hindurch an einem daran anschließenden Trägerbauteil, insbesondere einem Achskörper, anliegt und sich dort für einen Überlastungsschutz abstützt.
-
Für einen Überlastungsschutz mit einer Schubbelastung, zum Beispiel quer und/oder längs zur Druckrichtung bzw. quer zur Bolzenlängsrichtung, wird in einer konkretisierten Ausführungsform vorgeschlagen, dass zumindest der in die Basisplattenbohrung als Basisplatten-Durchgangsbohrung ragende freie Bolzenendbereich einen kleineren Durchmesser als die Basisplattenbohrung aufweist, so dass der Bolzenendbereich ohne Schubkraftbelastung von einem freien Ringraum umgeben ist. Die Spaltbreite des Ringraums stellt dabei den freien Federweg in Schubrichtung dar. Nach einer vorbestimmten Schubbelastung wird der Bolzenendbereich in Schubbelastungsrichtung dergestalt verlagert, dass er an der stabilen Bohrungswand anliegt und sich dort für einen Schub-Überlastungsschutz abstützt.
-
Bei einer funktionsfähigen, konkreten Ausführungsform ist der Anschlagbolzen insgesamt zylindrisch ausgebildet. Alternativ kann sich ein Bolzenteilbereich zwischen einem zylindrischen Bolzenendbereich und der Druckplatte zu dieser hin konisch verbreitern. Mit einem solchen Konusbereich kann in Druckrichtung in an sich bekannter Weise ein relativ starker Anstieg der Federkonstante bei einer Druckeinfederung erreicht werden.
-
Im unbelasteten Zustand kann der Elastomerkörper am Bolzenteilbereich zwischen den Bolzenendbereich und der Druckplatte ungehaftet anliegen.
-
Alternativ dazu kann dieser Bolzenteilbereich sowohl in der zylindrischen als auch der konischen Ausführung auch von einem freien Ringraum im Elastomerkörper umgeben sein. Damit wird erreicht, dass bei einer Druckbelastung und Verformung des Elastomerkörpers erst die Spaltweite des freien Ringraums überwunden werden muss, bis der Elastomerkörper gegebenenfalls mit Elastomerwülsten am Anschlagbolzen anliegt und dadurch die Federkonstante gegebenenfalls in Verbindung mit einem bereits ansteigenden Überlastungsschutz bei einem weiteren Einfedern vergrößert wird. Bei der vorstehenden Ausführungsform ohne freien Ringraum erfolgt eine Anpressung des Elastomerkörpers an den Anschlagbolzen bereits mit einsetzender Druckbelastung.
-
In an sich bekannter Weise können die stabile Basisplatte und die stabile Druckplatte als Metallplatten hergestellt werden, zwischen denen als Elastomerkörper ein Gummikörper einvulkanisiert ist.
-
Zur Vergleichmäßigung der Belastung des Elastomer- bzw. Gummimaterials können in den Elastomerkörper in an sich bekannter Weise ein oder mehrere Zwischenbleche eingebracht, insbesondere einvulkanisiert sein, wobei sich dann die Elastomerkörperbohrung mit gleichem Durchmesser auch durch die Zwischenbleche erstreckt.
-
Am Anschlagbolzenende kann zur Anschlagdämpfung ein Elastomeranschlag, insbesondere ein Gummiendanschlag anvulkanisiert werden.
-
Die Druckplatte mit dem fest angebrachten Anschlagbolzen kann je nach den Gegebenheiten unterschiedlich hergestellt werden: der Anschlagbolzen kann einstückig und materialeinheitlich mit der Druckplatte, beispielsweise als Gussteil hergestellt werden. Alternativ dazu kann der Anschlagbolzen auch als separates Bauteil hergestellt und mit der Druckplatte fest verbunden werden. Für beide Möglichkeiten kann eine Anpassung des Anschlagbolzens an unterschiedliche Lagergegebenheiten bei sonst gleichem Druckfederaufbau einfach durchgeführt werden: bei einem einstückig angebrachten Anschlagbolzen kann dieser beispielsweise einfach abgelängt oder in seinem Durchmesser verkleinert werden. Wenn der Anschlagbolzen als separates Bauteil hergestellt wird, kann dieser von vornherein für unterschiedliche Lagergegebenheiten bei sonst gleichem Druckfederaufbau dimensioniert werden. Beispielsweise kann ein solcher Anschlagbolzen zur festen Verbindung mit der Druckplatte in eine Bohrung der Druckplatte eingesetzt und dort verschweißt werden.
-
In einem bevorzugten Anwendungsfall ist die Druckfeder in einer Lagerverbindung zwischen einem Blattfederende und einem Achskörper, insbesondere eines Doppelaggregats eines Lastkraftwagens angeordnet. Dabei ist die Basisplatte mit dem Achskörper etwa in horizontaler Lage verbunden und die Druckplatte als obere Auflageplatte für das Blattfederende ausgebildet. Die Auflageplatte kann gegebenenfalls einen dämpfenden Elastomerüberzug aufweisen.
-
Die Druckfeder wird zweckmäßig in einer Draufsicht rechteckförmig bzw. rechtwinkelig ausgebildet mit einer zentralen Lage der Elastomerkörperbohrung und der Basisplattenbohrung, in denen der Anschlagbolzen aufgenommen ist. In einer Seitenansicht kann dann die Druckfeder insbesondere für die vorstehende Anwendung eine konvex gewölbte Druckplatte und vorzugsweise eine entsprechend gewölbte Basisplattenanschlussfläche für den Elastomerkörper sowie gegebenenfalls entsprechend gewölbte Zwischenbleche aufweisen. Der Überlastungsschutz wirkt hier in Verbindung mit einem Blattfederende in senkrechter Druckrichtung und insbesondere in Längsrichtung längs der Wölbung.
-
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Druckfeder,
-
2 einen Längsschnitt durch die Druckfeder einer ersten Ausführungsform entlang der Linie A-A in Seitenansicht,
-
3 eine Ansicht der Druckfeder nach 2 im montierten Zustand und im Überlastungsschutzfall,
-
4 eine zweite Ausführungsform einer Druckfeder in einer Schnittdarstellung entsprechend der Linie A-A, und
-
5 die Druckfeder nach 4 im montierten Zustand in ihrer Überlastungsschutzposition.
-
In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Druckfeder 1 gezeigt und in 2 ist im Längsschnitt entlang der Linie A-A eine erste Ausführungsform einer solchen Druckfeder 1 dargestellt. Die Druckfeder 1 weist eine rechteckförmige bzw. rechtwinkelige Basisplatte 2 auf, an deren Plattenenden Fortsätze 3 als Schraubelementanschlussteile angeformt sind, mit denen die Basisplatte 2 mit einem (nicht im Detail dargestellten) Achskörper 4 eines zum Beispiel Lastkraftwagens verbunden ist (siehe 3).
-
Die Basisplatte 2 weist eine konvex gebogene Anschlussfläche 5 für einen Elastomerkörper 6 auf, der zwischen der Basisplatte 2 und einer ebenfalls konvex gebogenen Druckplatte 8 als Gummikörper einvulkanisiert ist. Zudem sind im Elastomerkörper 6 hier beispielhaft drei Zwischenbleche 7 mit entsprechender Biegung und mit herstellungsbedingten Überströmöffnungen 9 eingeformt. Auf der Druckplatte 8 ist ein Elastomerüberzug 10 als aufvulkanisierte Gummischicht angeordnet.
-
Zentral und etwa rechtwinklig abstehend ist an der Druckplatte 8 ein insgesamt zylindrischer Anschlagbolzen 11 materialeinheitlich angeformt oder fest verbunden, der in einer zentralen Elastomerkörperbohrung 12 und einer daran anschließenden Basisplatten-Durchgangsbohrung 13 aufgenommen ist.
-
Der Durchmesser des zylindrischen Anschlagbolzens 11 ist kleiner als der Durchmesser der Elastomerkörperbohrung 12 und der Basisplatten-Durchgangsbohrung 13. Somit ist im unbelasteten Zustand der Anschlagbolzen 11 von einem Ringraum mit einem Spalt 17 umgeben.
-
Die Länge des Anschlagbolzens 11 ist so dimensioniert, dass im unbelasteten Zustand entsprechend 2 zwischen dem unteren freien Bolzenanschlagende 16 und einem an die Basisplattendurchgangsbohrung 13 anschließenden Trägerbauteil, insbesondere einem Achskörper 4 (siehe 3) ein Freiraum liegt, welcher einem freien Federweg in Druckrichtung bis zum Eingreifen des Überlastungsschutzes entspricht.
-
In 3 ist ein Belastungszustand der Druckfeder 1 dargestellt, bei dem sowohl der Überlastungsschutz in Druckrichtung (Pfeil 18) als auch in zum Beispiel Längsrichtung (Pfeil 19) als beispielhafte Schubrichtung aktiv ist. Durch die Druckbelastung (Pfeil 18) in Richtung des Anschlagbolzens 11 ist der Elastomerkörper 6 vertikal so weit zusammengepresst, dass der Anschlagbolzen 11 mit seinem Bolzenanschlagende 16 durch die Basisplatten-Durchgangsbohrung 13 hindurch an einer Anschlagfläche 20 des Achskörpers 4 anliegt und somit einen Überlastungsschutz in Druckrichtung (Pfeil 18) bildet.
-
In 3 ist zudem auf die Druckfeder 1 eine Längsbelastung durch das Federblattende 21 aufgebracht. Daher ist der Elastomerkörper 6 (hier nach links) verformt, wodurch sich die Gummischichten bzw. Gummiwülste zwischen den Zwischenblechen 7 entgegen der hier beispielhaften Längskraft (Pfeil 19) als Schubkraft am Anschlagbolzen 11 (hier links) angelegt haben, während gegenüberliegend ein relativ breiter Spalt 22 ausgebildet ist.
-
Zusammen mit der Druckplatte 8 ist der Anschlagbolzen 11 in der Basisplatten-Durchgangsbohrung 13 bis zu einer Anlage und Abstützung an einem Bohrungswandbereich 23 verlagert. Damit ist hier durch die zweifache Anlage des Anschlagbolzens 11 sowohl am Achskörper 4 als auch am Bohrungswandbereich 23 ein Überlastungsschutz sowohl in Druckrichtung (Pfeil 18) als auch in Längsrichtung (Pfeil 19) als hier beispielhafter Schubrichtung gegeben.
-
In den 4 und 5 ist eine zweite Ausführungsform einer Druckfeder 1 im Längsschnitt dargestellt, wobei gleiche Merkmale mit der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und im weiteren die Unterschiede zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform erläutert werden:
Auch die zweite Ausführungsform der Druckfeder 1 weist eine Basisplatte 2, eine Druckplatte 8 und einen dazwischen fest angehafteten Elastomerkörper 6 mit Zwischenblechen 7 auf. Auf der Druckplatte 8 ist auch hier ein Elastomerüberzug 10 angebracht.
-
Auch hier greift ein unterer zylindrischer Endbereich 24 des Anschlagbolzens 11 in eine im Durchmesser größere Basisplatten-Durchgangsbohrung 13 ein. Anschließend an den unteren zylindrischen Endbereich 24 verbreitert sich der Bolzenteilbereich 25 hier beispielhaft konisch zur Druckplatte hin mit einem auskragenden Übergang als umlaufende Schulter 26. Damit wird Platz geschaffen für die Ausbildung einer Gummiwulst ohne diese abzuscheren. Im konischen Bolzenteilbereich 25 liegt der Elastomerkörper 6 im unbelasteten Zustand ungehaftet am Anschlagbolzen 11 an.
-
In 5 ist die Druckfeder 1 nach 4 in einem Belastungszustand gezeigt, bei dem sowohl der Überlastungsschutz für eine vertikale, von einem Blattfederende 21 ausgeübten Druckkraft (Pfeil 18) als auch für eine hier beispielhafte Längskraft (Pfeil 19) als Schubkraft eingreift:
Ähnlich wie in 3 ist auch hier durch die Druckkraft (Pfeil 18) der Elastomerkörper zusammengepresst und dadurch der untere zylindrische Endbereich 24 des Anschlagbolzens 11 weiter in die Basisplattendurchgangsbohrung 13 eingetaucht. Je nach den konstruktiven Gegebenheiten und Möglichkeiten kann auch hier der Anschlagbolzen 11 mit seinem Bolzenanschlagende 16 an einer Anlagefläche 20 eines (strichliert eingezeichneten) Achskörpers 4 anliegen und sich für einen Überlastungsschutz wie in 3 abstützen.
-
Der Überlastungsschutz in Schub- bzw. Längsrichtung (Pfeil 19) ist bei der zweiten Ausführungsform auch entsprechend der ersten Ausführungsform nach 3 realisiert, indem sich der Anschlagbolzen 11 mit seinem unteren Endbereich 24 an einen Bohrungswandbereich 23 der Basisplatten-Durchgangsbohrung 13 abstützt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Druckfeder
- 2
- Basisplatte
- 3
- Fortsätze
- 4
- Achskörper
- 5
- Anschlussfläche
- 6
- Elastomerkörper
- 7
- Zwischenbleche
- 8
- Druckplatte
- 9
- Überströmöffnungen
- 10
- Elastomerüberzug
- 11
- Anschlagbolzen
- 12
- Elastomerkörperbohrung
- 13
- Basisplatten-Durchgangsbohrung
- 16
- Bolzenanschlagende
- 17
- Spalt
- 18
- Pfeil
- 19
- Pfeil
- 20
- Anschlagfläche
- 21
- Federblattende
- 22
- Spalt
- 23
- Bohrungswandbereich
- 24
- unterer Endbereich
- 25
- Bolzenteilbereich
- 26
- Schulter
- 27
- oberer Randbereich
