DE102014223576A1

DE102014223576A1 - Lager zur Anbindung einer Querblattfeder sowie Achse mit einer Querblattfeder, die mittels wenigstens eines solchen Lagers angebunden ist

Info

Publication number: DE102014223576A1
Application number: DE102014223576.6A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Zeller; Markus Brenner; Sven Gerber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2016-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lager zur Anbindung einer Querblattfeder, insbesondere einer nicht radführenden Querblattfeder, in einem zweispurigen Kraftfahrzeug im Bereich einer Fahrzeugachse, wobei das Lager derart ausgebildet ist, dass es in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug, zumindest innerhalb gewisser Grenzen, einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung ermöglicht und eine Abstützung in Fahrzeughochrichtung. Das Lager weist wenigstens zwei übereinander angeordnete Lagerschichten auf, wobei eine der Lagerschichten eine höhere Steifigkeit aufweist und eine der Lagerschichten eine geringere Steifigkeit. Die Lagerschichten sind derart sandwichartig übereinander angeordnet und ausgebildet, dass der Ausgleich der Bewegung der Querblattfeder in Längs- und/oder Querrichtung durch eine Scherbewegung der Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit bewirkt wird und die Abstützung in Fahrzeughochrichtung im Wesentlichen durch die Lagerschicht mit der höheren Steifigkeit bewirkt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Achse für Räder eines Kraftfahrzeugs mit einer Querblattfeder, wobei die Querblattfeder mittels wenigstens eines Lagers angebunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager zur Anbindung einer Querblattfeder, insbesondere einer nicht radführenden Querblattfeder, in einem zweispurigen Kraftfahrzeug im Bereich einer Fahrzeugachse, wobei das Lager derart ausgebildet ist, dass es in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug, zumindest innerhalb gewisser Grenzen, einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung ermöglicht und eine Abstützung in Fahrzeughochrichtung, wobei das Lager wenigstens zwei übereinander angeordnete Lagerschichten aufweist, wobei eine der Lagerschichten eine höhere Steifigkeit aufweist und eine der Lagerschichten eine geringere Steifigkeit.
Die Erfindung betrifft ferner eine Achse für Räder eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einer Querblattfeder, wobei die Querblattfeder mittels wenigstens eines Lagers angebunden ist, vorzugsweise am Fahrzeugaufbau und/oder an einem unteren Querlenker.
Achsen mit einer Querblattfeder, d. h. mit einer sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Blattfeder, sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der DE-AS 1 028 436 , der DE 25 41 841 oder der DE-PS 937 391 . Die Querblattfeder ist bei derartigen Achsen in der Regel mittels eines in der Fahrzeugmitte angeordneten Lagers oder mittels zweier, jeweils symmetrisch außermittig angeordneten Lagern am Fahrzeugaufbau angebunden. Es ist bekannt, beispielsweise aus der vorgenannten DE-PS 937 391 oder der DE-AS 1 028 436 , dass für eine optimale Funktion der Querblattfeder die Biegung der Querblattfeder nicht behindert werden sollte. Dazu sollte die Anbindung der Querblattfeder derart ausgebildet sein, dass geringe Querverschiebungen der Querblattfeder, d. h. Verschiebungen in Fahrzeugquerrichtung, möglich sind. Dies kann insbesondere durch entsprechend ausgestaltete Lager erreicht werden. Es ist bekannt, hierfür die Querblattfeder mittels Lagern am Fahrzeugaufbau anzubinden, welche in Fahrzeughochrichtung, d. h. z-Richtung, nahezu steif sind, aber zumindest in gewissen Grenzen nachgiebig in Fahrzeugquerrichtung, d. h. in y-Richtung. Je nachdem, ob Längskräfte abgestützt werden sollen oder ob auch eine Nachgiebigkeit in Fahrzeuglängsrichtung, d. h. in x-Richtung, erwünscht ist, kann das Lager in Fahrzeuglängsrichtung steif oder entsprechend nachgiebig ausgebildet sein.
Es sind unterschiedliche Lager bekannt, welche eine derartige Anbindung ermöglichen, sowohl für radführende Querblattfedern, d. h. für Seiten- bzw. Querkräfte abstützende Querblattfedern, als auch für nicht-radführende Querblattfedern, beispielsweise aus der bereits erwähnten DE-AS 1 028 436 , der ebenfalls bereits erwähnten DE-PS 937 391 oder der WO 2011/023546 A1 .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Lager, insbesondere ein verbessertes Lager, zur Lageranbindung einer Querblattfeder, insbesondere einer nicht-radführenden Querblattfeder, in einem zweispurigen Kraftfahrzeug bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Lager mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine Achse mit den Merkmalen von Anspruch 8. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Ein erfindungsgemäßes Lager ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschichten derart sandwichartig übereinander angeordnet und ausgebildet sind, dass der Ausgleich der Bewegung der Querblattfeder in Längs- und/oder Querrichtung durch eine Scherbewegung der Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit bewirkt wird und die Abstützung in Fahrzeughochrichtung im Wesentlichen durch die Lagerschicht mit der höheren Steifigkeit bewirkt wird. Die Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit wirkt dabei wie eine Art „elastische Gleitebene” und bildet eine Art Scherebene bzw. einen Scherkörper.
Vorzugsweise ist die Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit dabei derart ausgebildet, dass der Ausgleich der Bewegung der Querblattfeder durch eine Scherbewegung innerhalb der Lagerschicht bewirkt werden kann.
Die einzelnen Lagerschichten sind dabei vorzugsweise derart sandwichartig übereinander angeordnet, dass sie in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Lagers in einem Kraftfahrzeug in Normalenrichtung zur Querblattfeder sandwichartig übereinander angeordnet sind. D. h. vorzugsweise erstrecken sich die Lagerschichten parallel zu den Blattflächen der Querblattfeder. Selbstverständlich können sie auch anders orientiert und/oder anders orientiert sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Lagerschicht mit der höheren Steifigkeit Metall und/oder einen faserverstärkten Kunststoff auf, insbesondere einen glas- oder karbonfaserverstärkten Kunststoff, oder besteht daraus.
Die Lagerschicht mit der höheren Steifigkeit ist dabei, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Kraftfahrzeug, bevorzugt nahezu steif in Fahrzeughochrichtung und besonders bevorzugt ebenfalls nahezu steif in Fahrzeugquerrichtung, d. h. sie ist vorzugsweise ebenfalls nahezu unnachgiebig in Fahrzeugquerrichtung. Bevorzugt ist sie auch nahezu steif in x-Richtung.
Die Steifigkeit der Lageschichten mit der höheren Steifigkeit entspricht dabei, ebenfalls bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Kraftfahrzeug, in Fahrzeughochrichtung, d. h. in z-Richtung, in Fahrzeugquerrichtung, d. h. in y-Richtung, und in Fahrzeuglängsrichtung, d. h. in x-Richtung, vorzugsweise einer üblichen, mit Metall bzw. faserverstärktem Kunststoff realisierbaren Steifigkeit, insbesondere einer vergleichbaren Steifigkeit einer Metallschicht, wie sie beispielsweise in herkömmlichen Gummilagern zur Ummantelung des Gummis ausgebildet ist.
Die Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit weist bevorzugt einen Elastomer, Gummi und/oder dergleichen auf oder besteht daraus und ist insbesondere dauerelastisch.
Die Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit ist bevorzugt in Fahrzeuglängs- und/oder -querrichtung nachgiebig, insbesondere weich, und weist auch eine geringere Steifigkeit in Fahrzeughochrichtung auf als die Lagerschicht mit der höheren Steifigkeit, wobei die Steifigkeit der Lagerschichten der geringeren Steifigkeit in Fahrzeughochrichtung immer noch deutlich größer ist als die Steifigkeit in Fahrzeuglängs- und/oder -querrichtung.
Die Steifigkeit der Lageschicht mit der geringeren Steifigkeit entspricht dabei, ebenfalls bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Kraftfahrzeug, in Fahrzeuglängs- und/oder -querrichtung, d. h. in y-Richtung, vorzugsweise einer üblichen, mit einem Elastomer und/oder einem Gummi realisierbaren Steifigkeit, insbesondere einer vergleichbaren Steifigkeit einer Elastomer- bzw. Gummischicht, wie sie in herkömmlichen Gummilagern ausgebildet ist.
Die Lagerschicht mit der höheren Steifigkeit ist bei einem erfindungsgemäßen Lager vorzugsweise derart mit der Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit gekoppelt, dass eine Dehnung der Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeuglängsrichtung infolge einer in Fahrzeughochrichtung auf das Lager wirkenden Druckkraft, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Lagers, reduziert, insbesondere vermieden wird. Dadurch kann ein seitliches „Ausbeulen” der Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit infolge einer in Fahrzeughochrichtung wirkenden Druckkraft reduziert bzw. vermieden werden. Dadurch wiederum kann eine Kompression der Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit und somit ein einer Abstützung in Fahrzeughochrichtung entgegenwirkendes Nachgeben des Lagers in Fahrzeughochrichtung vermieden werden. Die Lagerschichten sind dabei insbesondere derart miteinander gekoppelt, dass ein „Abgleiten” der Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit an der Lagerschicht mit der höheren Steifigkeit verhindert wird.
D. h. mit anderen Worten, ist die Lagerschicht mit der höheren Steifigkeit ausreichend steif in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeuglängsrichtung und entsprechend mit der Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit gekoppelt, kann dadurch die Dehnung der Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung und/oder in Fahrzeuglängsrichtung reduziert bzw. in einigen Fällen sogar ganz vermieden werden, wodurch wiederum das seitliche Ausbeulen der Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit reduziert bzw. vermieden wird, so dass somit im Ergebnis die Lagerschicht mit der geringeren Steifigkeit durch eine Druckkraft in Fahrzeughochrichtung weniger komprimiert wird. Dadurch weist das Lager insgesamt eine verbesserte Abstützung in z-Richtung auf gegenüber einem Lager ohne entsprechende Lagerschichten mit höherer Steifigkeit.
Bevorzugt sind die einzelnen Lagerschichten fest miteinander verbunden, insbesondere verklebt und/oder durch vulkanisieren oder dergleichen miteinander verbunden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Lager im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet, wobei das Lager vorzugsweise in allen drei Raumebenen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. D. h. bevorzugt sind die einzelnen Lagerschichten nur schichtweise übereinander angeordnet und nicht von einer Lageschicht umschlossen.
Ein erfindungsgemäßes Lager kann aber auch gekrümmt ausgebildet sein, d. h. die einzelnen Lagerschichten können auch gekrümmt, vorzugsweise in Form eines Kreisringsegmentes oder dergleichen ausgebildet sein und insbesondere normal zum Krümmungsradius sandwichartig übereinander angeordnet sein. Wichtig ist dabei lediglich, dass wenigstens eine Lagerschicht eine geringere Steifigkeit aufweist und in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Lagers in einer Querblattfeder-Achse eine Scherbewegung zum Ausgleich der Bewegung der Querblattfeder ermöglicht.
Denkbar ist selbstverständlich auch ein rund ausgebildetes Lager, d. h. mit rund und umlaufend ausgebildeten Lagerschichten, ähnlich eines klassischen Gummilagers für Lenker, wobei das Lager in diesem Fall insbesondere derart ausgebildet ist, dass ein möglichst ungehemmtes Rotieren der Querblattfeder um eine zur Fahrzeuglängsrichtung parallele Achse möglich ist. D. h. ein erfindungsgemäßes Lager kann, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand, auch rund bzw. umlaufend ausgebildet sein, vorzugsweise rotationssymmetrisch um eine Achse parallel zur x-Achse.
Bevorzugt weist das Lager wenigstens drei Lagerschichten auf, wobei die Lagerschichten vorzugsweise derart sandwichartig übereinander angeordnet sind, dass wenigstens eine Lagerschicht mit geringerer Steifigkeit zwischen zwei Lagerschichten mit höherer Steifigkeit angeordnet ist.
Weist das Lager mehr als drei Lagerschichten auf, sind bevorzugt jeweils eine Lageschicht mit höherer Steifigkeit und eine Lageschicht mit geringerer Steifigkeit abwechselnd sandwichartig übereinander angeordnet. Besonders bevorzugt ist dabei wenigstens eine Lagerschicht mit geringerer Steifigkeit zwischen zwei Lagerschichten mit höherer Steifigkeit angeordnet und wenigstens eine Lagerschicht mit höherer Steifigkeit zwischen zwei Lagerschichten mit geringerer Steifigkeit.
Vorzugsweise ermöglichen bei mehreren Lagerschichten mit geringerer Steifigkeit mehrere Lagerschichten, insbesondere sämtliche Lagerschichten mit geringerer Steifigkeit die Scherbewegung, insbesondere innerhalb der jeweiligen Lagerschicht, so dass sich aus der Summe der Scherbewegungen der einzelnen Lagerschichten eine Gesamt-Scherbewegung ergibt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die oberste und/oder die unterste Lageschicht durch eine Lageschicht mit höherer Steifigkeit gebildet.
In einer möglichen Ausgestaltung weist das Lager mindestens fünf Lagerschichten auf, wobei die oberste Lagerschicht und die unterste Lagerschichten jeweils eine Lagerschichten mit höherer Steifigkeit sind und das Lager ferner eine steife Zwischenschicht aufweist, wobei zwischen der steifen Zwischenschicht und der obersten und untersten Lageschicht mit höherer Steifigkeit jeweils eine Lageschicht mit geringerer Steifigkeit angeordnet ist.
Die einzelnen Lagerschichten können dabei unterschiedliche Schichtdicken aufweisen, wobei insbesondere die Schichtdicken der Lagerschichten mit der geringeren Steifigkeit derart gewählt sind, dass sich eine gewünschte Nachgiebigkeit bzw. eine gewünschte Schubsteifigkeit ergibt, sowohl eine gewünschte Steifigkeit der einzelnen Lagerschichten als auch eine gewünschte Gesamt-Schubsteifigkeit.
Die Schubsteifigkeit des Lagers, d. h. die Gesamt-Schubsteifigkeit, ist dabei im Wesentlichen von der Schichtdicke der einzelnen Lagerschichten mit der geringeren Schichtdicke abhängig sowie von der sich daraus ergebenden Gesamt-Schichtdicke, wobei die Schubsteifigkeit der einzelnen Lagerschichten bzw. die Gesamt-Schubsteifigkeit des gesamten Lagers jeweils mit zunehmender (Gesamt-)Schichtdicke abnimmt.
Je mehr Lagerschichten mit geringerer Steifigkeit das Lager bei gleicher Gesamtschichtdicke jedoch aufweist, die jeweils durch Zwischenschichten mit höherer Steifigkeit getrennt sind, wobei die Zwischenschichten mit den Lagerschichten mit geringerer Steifigkeit derart gekoppelt sind, dass eine Dehnung der Lagerschichten mit geringerer Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung und/oder Fahrzeuglängsrichtung reduziert bzw. vermieden wird, desto eine bessere Abstützung kann in Fahrzeughochrichtung, d. h. in z-Richtung erreicht werden.
D. h. mit anderen Worten, dass das gewünschte Lagerverhalten insbesondere über die Gesamtschichtdicke, insbesondere über die Gesamtschichtdicke der Lagerschichten mit geringerer Steifigkeit, sowie die Anzahl der Lagerschichten mit geringerer Steifigkeit und die Kopplung dieser Lagerschichten mit den Zwischenschichten eingestellt werden kann.
Besonders bevorzugt sind die Lagerschichten mit der geringeren Steifigkeit dicker als die Lagerschichten mit der höheren Steifigkeit. Bevorzugt weisen die Lagerschichten mit der geringeren Steifigkeit jeweils die gleiche Schichtdicke auf, ebenso jeweils die unterste und die oberste Lagerschicht sowie die Zwischenschichten.
In einer besonders bevorzugten und besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Lager wenigstens einen Anschlag zur Begrenzung des Ausgleichs der Bewegung in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung auf, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Lagers in einem Kraftfahrzeug.
Mit einem derartigen Anschlag kann die in einem funktionsgemäßen Einbauzustand durch Längs- bzw. Querkräfte verursachte Scherbewegung des Lagers bzw. der Lagerschichten mit geringerer Steifigkeit in x- und/oder y-Richtung begrenzt werden, so dass unter nennenswertem Krafteinfluss eine Abstützung bewirkt wird. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Lagerkennlinie realisiert werden, welche sich in einigen Fahrsituationen positiv auf das Fahrverhalten auswirken kann. D. h. mit anderen Worten ermöglicht der Anschlag zum einen eine Einstellung der Lagerkennlinie und zum anderen eine Begrenzung der maximalen Lagerbewegung. Bei entsprechender Auslegung des Anschlags kann insbesondere durch seine die Lagerbewegung begrenzende Funktion eine Abscherung der einzelnen Lagerschichten vermieden werden.
Bevorzugt ist das Lager zur Anbindung einer Querblattfeder am Fahrzeugaufbau und/oder an einem unteren Querlenker ausgebildet, so dass die Querblattfeder mittels eines erfindungsgemäßen Lagers angebunden werden kann, sowohl am Fahrzeugaufbau als auch an einem unteren Querlenker oder dergleichen.
Bevorzugt ist das Lager derart ausgebildet, dass es fest mit der Querblattfeder verbindbar ist, vorzugsweise durch aufvulkanisieren oder kleben. Zum Aufvulkanisieren ist die der Querblatteder zugewandte, äußerste Lagerschicht vorzugsweise eine Elastomerschicht.
Das Lager kann selbstverständlich alternativ oder zusätzlich durch Klemmen, beispielsweise mittels einer Klemmvorrichtung, an der Querblattfeder befestigt werden. Selbstverständlich ist bei entsprechender Ausgestaltung des Lagers auch eine Befestigung durch Schrauben denkbar.
Selbstverständlich kann das Lager auf diese Weise auch am Fahrzeugaufbau oder an anderen Bauteilen, wie beispielsweise einem unteren Querlenker, befestigt werden.
Eine erfindungsgemäße Achse ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lager, mit welchem die Querblattfeder angebunden ist, ein vorbeschriebenes, erfindungsgemäßes Lager ist.
Die Achse kann dabei eine Vorderachse oder eine Hinterachse sein und als lenkbare oder nicht-lenkbare Achse ausgebildet sein. Die Querblattfeder kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und durchgehend ausgebildet sein, d. h. eine linke Hälfte der Achse mit einer rechten Hälfte der Achse verbinden, oder jeweils nur mit der linken Hälfte oder der rechten Hälfte der Achse verbunden sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Querblattfeder über zwei außermittige, jeweils erfindungsgemäße Lager am Fahrzeugaufbau angebunden, wobei die Querblattfeder vorzugsweise durchgehend ausgebildet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Achse mit einer Querblattfeder und einem unteren Querlenker, bei der die Querblattfeder im Bereich eines freien Endes mittels eines Lagers an einem unteren Querlenker angebunden ist, ist das Lager, mit dem die Querblattfeder am Querlenker angebunden ist, ein erfindungsgemäßes Lager.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Sämtliche, nur im Zusammenhang mit dem Lager beschriebene Merkmale können selbstverständlich auch bei einer erfindungsgemäßen Achse verwirklicht sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt ist. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer linken Hälfte einer aus dem Stand der Technik bekannten Achse mit einer Querblattfeder, 2 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Achse mit einer Querblattfeder, die mittels erfindungsgemäßer Lager angebunden ist, 3a einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers im Ruhezustand und 3b das erfindungsgemäße Lager aus 3a unter Querkraftbelastung. 4a zeigt einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers im Ruhezustand und 4b das erfindungsgemäße Lager aus 4a unter Querkraftbelastung. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung eine mögliche Ausgestaltung einer Anbindung einer Querblattfeder mit zwei Lagern in Form eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lagers. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
Die in 1 abgebildete Prinzipdarstellung einer linken Hälfte einer aus dem Stand der Technik bekannten Achse 10 weist einen Teleskopdämpfer 20, einen Radträger 30, ein Rad 40, einen unteren Querlenker 50 sowie eine Querblattfeder 60 auf.
Der Teleskopdämpfer 20 stützt sich dabei am Radträger 30 ab, an dem auch das Rad 40 der Achse 10 befestigt ist. Der untere Querlenker 50 ist mit seinem radträgerseitigen Ende mittels eines Gelenks 52, das als Gummilager ausgebildet ist, am Radträger 30 angebunden und kann ebenfalls mittels eines Gelenks 51, insbesondere ebenfalls mittels eines Gummilagers, mit seinem fahrzeugaufbauseitigen Ende an einem hier nicht dargestellten Fahrzeugaufbau bzw. an einem mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Achsträger angebunden werden.
Die Querblattfeder 60 ist durchgehend ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung, d. h. in y-Richtung, und ist mit ihrem freien Ende jeweils mittels eines Gelenks 62, ebenfalls in Form eines Gummilagers, am Querlenker 50 befestigt. Zusätzlich kann die Querblattfeder 60 außerdem über zwei symmetrisch außermittig zur Fahrzeugmitte angeordnete Lager 61 am Fahrzeugaufbau angebunden werden.
Die Lager 61, mit welcher die Querblattfeder 60 am Fahrzeugaufbau angebunden werden kann, sind dabei sowohl in Fahrzeugquerrichtung, als auch in Fahrzeuglängsrichtung, d. h. in x-Richtung, nachgiebig bzw. weich ausgebildet, so dass sowohl eine Quer- als auch eine Längsverschiebung der Querblattfeder 60 im Bereich der Lager 61 möglich ist und eine Biegung der Querblattfeder 60 nicht durch die Lager 61 behindert wird. In Fahrzeughochrichtung hingegen, d. h. in z-Richtung, ist das Lager 61 nahezu steif.
Trotz der querweichen Lager 61 kann es beim Ein- und Ausfedern der Achse 10 dennoch zu einer Verspannung der Querblattfeder 60 kommen, denn beim Ein- und Ausfedern des Rades 40 dreht der Querlenker 50 um das Gelenk 51 und die Querblattfeder 60 infolge einer dadurch verursachten Biegung um das Lager 61. D. h. der Querlenker 50 und das äußere Ende der Querblattfeder 60 drehen um unterschiedliche Punkte. Da das äußere Ende der Querblattfeder 60 jedoch mittels des Lagers 62 mit dem Querlenker 50 verbunden ist und das Gelenk 62 eine Verschiebung in Fahrzeugquerrichtung nicht zulässt, wird das Ende der Querblattfeder 60 quasi gezwungen, einer sphärischen Bahnkurve S₂ zu folgen statt sich auf einer sphärischen Bahnkurve S₁ zu bewegen. Dies hat zur Folge, dass die Querblattfeder 60 um die Bahnkurvendifferenz Δs verspannt wird, wodurch trotz der in Fahrzeugquerrichtung nachgiebigen Lager 61 die Biegung der Querblattfeder 60 behindert wird und damit die Funktion der Querblattfeder 60 beeinträchtigt wird.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achse 100 mit jeweils einem Teleskopdämpfer 120, einem Radträger 130, einem Rad 140, einem unteren Querlenker 150 sowie einer Querblattfeder 160.
Der Teleskopdämpfer 120 stützt sich ebenfalls am Radträger 130 ab, an dem jeweils ein Rad 140 aufgenommen ist. Der untere Querlenker 150 ist mit seinem radträgerseitigen Ende auch mittels eines Gelenks 152 am Radträger angebunden und kann ebenfalls mittels eines weiteren Gelenks 151 mit seinem fahrzeugaufbauseitigen Ende am Fahrzeugaufbau bzw. einem am Fahrzeugaufbau befestigten Achsträger angebunden werden.
Die Querblattfeder 160 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls durchgehend ausgebildet und erstreckt sich von der linken zur rechten Fahrzeugseite und verbindet die beiden Querlenker 150 miteinander. Die Querblattfeder kann aber alternativ auch mehrteilig ausgeführt sein oder sich nur über einen Teil der Fahrzeugbreite erstrecken. D. h., es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Querblattfeder durchgehend ausgebildet ist und die beiden Querlenker miteinander verbindet.
Bei dieser Achse 100 ist die Querblattfeder 160 mittels vier erfindungsgemäßer Lager 161a und 161b (vgl. 3a, 3b, 4a und 4b) am Fahrzeugaufbau angebunden, wobei die Lager 161a und 161b jeweils symmetrisch außermittig zur Fahrzeugmitte angeordnet sind. Dabei ist jeweils ein erfindungsgemäßes Lager 161a, 161b auf einer Unterseite der Querblattfeder 160 angeordnet und ein Lager 161a, 161b auf einer Oberseite der Querblattfeder 160, wobei die Lager 161a, 161b jeweils auf die Querblattfeder 160 aufgeklebt sind und dadurch fest mit der Querblattfeder 160 verbunden sind. Die Lager 161a, 161b können ebenfalls durch Kleben am Fahrzeugaufbau befestigt werden, wobei am Fahrzeugaufbau vorzugsweise zusätzlich ein in Fahrzeughochrichtung formschlüssig wirkender, c-förmiger Haltebügel vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäßen Lager 161a, 161b ermöglichen ebenfalls, wie die Lager 61 bei der aus der dem Stand der Technik bereits bekannten, zuvor beschriebenen Achse 10, einen Ausgleich einer Verschiebung der Querblattfeder 160 in Fahrzeugquerrichtung infolge einer Biegung der Querblattfeder 160. Dadurch wird eine beim Ein- und Ausfedern des Rades 40 verursachte Biegung der Querblattfeder 60 nicht eingeschränkt und kann harmonisch erfolgen, was sich positiv auf das Fahrverhalten auswirkt, insbesondere auf das Fahrgefühl.
Die Querblattfeder 160 ist bei einer erfindungsgemäßen Achse jedoch, entgegen der aus dem Stand der Technik bekannten Achse 10, nicht mittels eines Gelenks am Querlenker 150 angebunden, sondern ebenfalls jeweils mittels eines querweichen Lagers 162, in diesem Fall mittels eines erfindungsgemäßen Lagers 162. Durch die Nachgiebigkeit der Lager 162 in Querrichtung, auch wenn diese in diesem Fall nicht exakt mit der Fahrzeugquerrichtung zusammenfällt, sondern leicht abweicht, können die Lager 162 jeweils die beim Ein- und Ausfedern durch unterschiedliche Bahnkurvenverläufe des radträgerseitigen, freien Endes der Querblattfeder 160 sowie des Querlenkers 150 im Bereich des Lagers 162 auftretende Bahnkurvendifferenz Δs ausgleichen. Somit besteht bei der erfindungsgemäßen Achse 100 das Problem der durch die Bahnkurvendifferenz Δs verursachte Verspannung der Querblattfeder 160 nicht mehr. Die Lager 162 sind in diesem Fall ebenfalls durch Kleben auf der Querblattfeder 160 als auch am unteren Querlenker 150 befestigt.
3a zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers 161a, 161b, 162, wie es in der Achse 100 eingesetzt ist, in einem unbelasteten Zustand, d. h. ohne auf das Lager 161a, 161b, 162 in Längs- oder Querrichtung wirkende Scherkräfte F_Q. Dieses Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers 161a, 161b, 162 weist eine oberste und eine unterste Lagerschicht 170 aus Metall auf, in diesem Fall aus Stahl, welche steif in Hochrichtung, Längsrichtung und Querrichtung ist, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Lagers 161a, 161b, 162 in einem Fahrzeug. Des Weiteren weist das Lager 161a, 161b, 162 zwei Zwischenschichten 171 als Lagerschichten auf, welche ebenfalls aus Metall sind und ebenfalls steif in Hochrichtung, Längsrichtung und in Querrichtung sind. Die Lagerschichten 172, die zwischen den Lagerschichten 170, 171 aus Metall angeordnet sind, sind aus einem Elastomer gebildet und nachgiebig bzw. weich in Querrichtung und weich in Längsrichtung ausgebildet. Die Schichtdicken der einzelnen Lagerschichten sind dabei derart gewählt, dass sich in allen drei Raumrichtungen die gewünschten Steifigkeiten einstellen.
3b zeigt das Ausführungsbeispiel zeigt des Lagers aus 3a in einem belasteten Zustand mit in Querrichtung wirkenden Scherkräften F_Q, wobei in dieser Darstellung die Scherbewegung der nachgiebigen bzw. weichen Lagerschichten 172, die wie elastische Gleitebene wirken, gut zu erkennen ist. Durch den schichtartigen Aufbau des Lagers 161a, 161b, 162 mit Lagerschichten aus Metall 170, 171 und Lagerschichten aus einem Elastomer 172, die sandwichartig abwechselnd übereinander angeordnet sind, weist das Lager 161a, 161b, 162 eine hohe Elastizität in Querrichtung und in Längsrichtung auf und ist gleichzeitig steif in Hochrichtung. Die zwischen den Metallschichten 170, 171 angeordneten Elastomerschichten 172 ermöglichen die Scherbewegung und die Metallschichten 170, 171 bewirken eine entsprechende Steifigkeit des Lagers 161a, 161b, 162 in Hochrichtung, wobei zum Erreichen der gewünschten Steifigkeiten in die jeweiligen Richtungen bei diesem Ausführungsbeispiel drei Elastomerschichten 172 vorgesehen sind sowie eine oberste und eine unterste Lagerschicht 170 aus Metall und zwei Zwischenschichten 171 aus Metall, welche jeweils fest mit den angrenzenden Elastomerschichten 172 verbunden sind und ausreichend steif in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) sind, um eine Dehnung der Elastomerschichten 172 in y- und x-Richtung zu verhindern. Dadurch kann ein seitliches „Ausbeulen” der Elastomerschichten 172 und somit eine Kompression bzw. die Nachgiebigkeit unter Druckbelastung in z-Richtung reduziert bzw. vermieden werden.
Das Lager 161a, 161b, 162 ist im Wesentlichen flächig aufgebaut und weist in allen drei Raumebenen einen nahezu annähernd rechteckigen Querschnitt auf. Dadurch, dass das Lager 161a, 161b, 162 eine Scherbewegung in Längs- und Querrichtung ermöglicht, kann in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Lagers 161a, 161b, 162 eine Bewegung der Querblattfeder 160 (vgl. 2) in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung ausgeglichen werden. Dadurch kann eine Verspannung der Querblattfeder 160 vermieden werden, und somit ein verbessertes Federverhalten der Querblattfeder 160 und damit ein verbessertes Fahrgefühl erreicht werden.
4a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers 261. Dieses Lager 261 weist ebenfalls eine oberste und eine unterste Lageschicht 170 auf, welche ebenfalls aus Metall sind, in diesem Fall jedoch aus Aluminium. Wie das zuvor anhand der 3a und 3b beschriebene Lager 161a, 161b, 162 weist das Lager 261 ebenfalls drei Lagerschichten 172 mit geringerer Steifigkeit auf, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Lagerschichten 172 aus Gummi sind. Sie sind aber ebenfalls derart ausgebildet, dass das Lager 261 in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Kraftfahrzeug nachgiebig in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung ist. Durch die mit den Gummischichten 172 gekoppelten Zwischenschichten 171, welche bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt sind, ist das Lager 261 ebenfalls steif in Fahrzeughochrichtung, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Lagers 262.
Zusätzlich weist das Lager 261 noch zwei Anschläge 180 auf, welche die Scherbewegung des Lagers 261 begrenzt, in diesem Fall in y-Richtung, was in 4b, welche das Lager 261 unter Querkraftbelastung zeigt, gut erkennbar ist. Die Anschläge 180 sind dabei so dimensioniert, dass sie bei zunehmender Querkraftbelastung, nachdem der Anschlag erreicht ist, nicht deformieren, so dass in einem funktionsgemäßen Einbauzustand nach dem Erreichen des Anschlags 180 eine Abstützung von auftretenden Querkräften F_Q, d. h. auftretenden Seitenkräften in Fahrzeugquerrichtung, möglich ist. Je nach geometrischer Ausgestaltung bzw. Dimensionierung und Lage der Anschläge 180 und der Steifigkeit in der Lagerschichten geringerer Steifigkeit 172, welche als elastische Gleitebene wirken, kann eine entsprechende Lagerkennlinie eingestellt werden und festgelegt werden, ab wann eine Abstützung erfolgt. Selbstverständlich können auch entsprechende Anschläge vorgesehen sein, welche eine Scherbewegung des Lagers in x-Richtung, d. h. in Fahrzeuglängsrichtung begrenzen.
5 zeigt eine ebenfalls mögliche Ausgestaltung einer Anbindung einer Querblattfeder 160 einer erfindungsgemäßen Achse am Fahrzeugaufbau, wobei zur Anbindung der Querblattfeder 160 zwei erfindungsgemäße Lager 361, d. h. ein sogenanntes Lagerpaar, vorgesehen sind, welche die Querblattfeder 160 zwischen sich aufnehmen. Bei diesen, in 5 gezeigten Lagern 361 handelt es sich jeweils um ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers 361, wobei bei diesen Lagern 361 die einzelnen Lagerschichten gekrümmt sind und in diesem Fall jeweils die Form eines Kreissegmentes aufweisen. Vom Prinzip her sind die Lager 361 dabei ähnlich aufgebaut wie die vorbeschriebenen Lager 161a, 161b, 261, sie weisen jedoch keine unterste und oberste Lagerschicht 170 aus Metall auf, sondern jeweils nur eine unterste oder obere Lagerschicht 170. Genau wie die vorbeschriebenen Lager 161a, 161b, 261 weisen sie jedoch sandwichartig übereinander angeordnete Lagerschichten 372 mit geringerer Steifigkeit aus einem Elastomer mit dazwischen angeordneten und mit den Elastomerschichten 372 fest verbundene Zwischenschichten 371 aus Metall auf.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere von konstruktiven Abwandlungen, zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: aus dem Stand der Technik bekannte Achse
20: Dämpfer
30: Radträger
40: Rad
50: unterer Querlenker
51: fahrzeugaufbauseitiges Querlenkerlager
52: radträgerseitiges Querlenkerlager
60: Querblattfeder
61: Lager zur Anbindung der Querblattfeder am Fahrzeugaufbau
62: Lager zur Anbindung der Querblattfeder am unteren Querlenker
S₁: Bahnkurve des Querblattfederendes
S₂: Bahnkurve des unteren Querlenkers im Bereich des Lagers 62
Δs: Bahnkurvendifferenz
100: erfindungsgemäße Achse
120: Dämpfer
130: Radträger
140: Rad
150: unterer Querlenker
151: fahrzeugaufbauseitiges Querlenkerlager
152: radträgerseitiges Querlenkerlager
160: Querblattfeder
161a: erfindungsgemäßes, fahrzeugaufbauseitiges Querblattfederlager
161b: erfindungsgemäßes, fahrzeugaufbauseitiges Querblattfederlager
162: erfindungsgemäßes, radträgerseitiges Querblattfederlager
170: äußere Lagerschicht
171: Lagerschicht mit höherer Steifigkeit
172: Lagerschicht mit geringerer Steifigkeit
180: Anschlag
261: erfindungsgemäßes Querblattfederlager
361: erfindungsgemäßes Querblattfederlager
370: äußere Lagerschicht
371: Lagerschicht mit höherer Steifigkeit
372: Lagerschicht mit geringerer Steifigkeit
F_Q: Querkraft
x: Fahrzeuglängsrichtung
y: Fahrzeugquerrichtung
z: Fahrzeughochrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1028436 [0003, 0003, 0004]
DE 2541841 [0003]
DE 937391 [0003, 0003, 0004]
WO 2011/023546 A1 [0004]

Claims

Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) zur Anbindung einer Querblattfeder (160), insbesondere einer nicht radführenden Querblattfeder (160), in einem zweispurigen Kraftfahrzeug im Bereich einer Fahrzeugachse, wobei das Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) derart ausgebildet ist, dass es in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug, zumindest innerhalb gewisser Grenzen, einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder (160) in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung ermöglicht und eine Abstützung in Fahrzeughochrichtung, wobei das Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) wenigstens zwei übereinander angeordnete Lagerschichten (170, 171, 172; 370, 371, 372) aufweist, wobei eine der Lagerschichten (170, 171; 370, 371) eine höhere Steifigkeit aufweist und eine der Lagerschichten (172; 372) eine geringere Steifigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschichten (170, 171, 172; 370, 371, 372) derart sandwichartig übereinander angeordnet und ausgebildet sind, dass der Ausgleich der Bewegung der Querblattfeder (160) in Längs- und/oder Querrichtung durch eine Scherbewegung der Lagerschicht (172; 372) mit der geringeren Steifigkeit bewirkt wird und die Abstützung in Fahrzeughochrichtung im Wesentlichen durch die Lagerschicht (170, 171; 370, 371) mit der höheren Steifigkeit bewirkt wird.
Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschicht (170, 171; 370, 371) mit der höheren Steifigkeit Metall und/oder einen faserverstärkten Kunststoff aufweist, insbesondere einen glas- oder karbonfaserverstärkten Kunststoff, oder daraus besteht.
Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschicht (172; 372) mit der geringeren Steifigkeit einen Elastomer, Gummi und/oder dergleichen aufweist oder daraus besteht.
Lager (161a, 161b, 162, 261) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (161a, 161b, 162, 261) im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und vorzugsweise in allen drei Raumebenen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) wenigstens drei Lagerschichten (170, 171, 172; 370, 371, 372) aufweist, wobei die Lagerschichten vorzugsweise derart sandwichartig übereinander angeordnet sind, dass wenigstens eine Lagerschicht (172; 372) mit geringerer Steifigkeit zwischen zwei Lagerschichten (170, 171; 370, 371) mit höherer Steifigkeit angeordnet ist.
Lager (261) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (261) wenigstens einen Anschlag (180) zur Begrenzung des Ausgleichs der Bewegung in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung aufweist, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Lagers (261) in einem Kraftfahrzeug.
Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) mit der Querblattfeder (160) verbindbar ist, vorzugsweise durch aufvulkanisieren oder kleben.
Achse (100) für Räder eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einer Querblattfeder (160), wobei die Querblattfeder (160) mittels wenigstens eines Lagers (161a, 161b, 162, 261, 361) angebunden ist, vorzugsweise am Fahrzeugaufbau und/oder an einem unteren Querlenker (150), dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Achse (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querblattfeder (160) über zwei außermittige Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) am Fahrzeugaufbau angebunden ist, wobei die Lager (161a, 161b, 162, 261, 361) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet sind.
Achse (100) nach Anspruch 8 oder 9 mit einer Querblattfeder (160) und einem unteren Querlenker, wobei die Querblattfeder (160) im Bereich eines freien Endes mittels eines Lagers (162) an einem unteren Querlenker (150) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (162), mit dem die Querblattfeder (160) am Querlenker angebunden ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.