DE102014223600A1

DE102014223600A1 - Achse für Räder eines zweispurigen Kraftfahrzeugs und zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer solchen Achse

Info

Publication number: DE102014223600A1
Application number: DE102014223600.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Durkovic
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 eine Achse für Räder eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, wobei die Achse jeweils einen Radträger und ein Dämpferbein auf jeder Fahrzeugseite, eine sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Querblattfeder und ein mit der Querblattfeder gekoppeltes und mit dem Fahrzeugaufbau koppelbares Wattgestänge aufweist. Dabei sind die beiden Radträger über die Querblattfeder miteinander gekoppelt und die Querblattfeder ist über wenigstens ein Lager am Fahrzeugaufbau anbindbar. Das Lager ist zur Abstützung der Querblattfeder in Fahrzeughochrichtung ausgebildet und ermöglicht beim Ein- und/oder Ausfedern einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung. Das Wattgestänge ist derart ausgebildet, dass es eine infolge von auf die Querblattfeder wirkenden Kräften bewirkte globale Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung verhindert oder eine globale Querbewegung der Querblattfeder auf eine definierte, maximal zulässige Querbewegung begrenzt. Ferner betrifft die Erfindung ein zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer solchen Achse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Achse für Räder eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, wobei die Achse jeweils einen Radträger und ein Dämpferbein auf jeder Fahrzeugseite, eine sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Querblattfeder und ein mit der Querblattfeder gekoppeltes und mit dem Fahrzeugaufbau koppelbares Wattgestänge aufweist, wobei die beiden Radträger über die Querblattfeder miteinander gekoppelt sind, und wobei die Querblattfeder über wenigstens ein Lager am Fahrzeugaufbau anbindbar ist, wobei das Lager zur Abstützung der Querblattfeder in Fahrzeughochrichtung ausgebildet ist und beim Ein- und/oder Ausfedern einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung ermöglicht.
Ferner betrifft die Erfindung ein zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer solchen Achse.
Achsen für zweispurige Kraftfahrzeuge mit Querblattfedern, d. h. mit im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Blattfedern, insbesondere mit Querblattfedern, deren Federblätter bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung übereinander angeordnet sind, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE 41 40 236 A1 oder der DE 10 2007 051 470 A1 . Derartige Querblattfeder-Achsen, bei welchen die Querblattfeder in der Regel die Federfunktion übernimmt, sind in der Regel weniger komplex und erfordern in vielen Fällen weniger Bauraum als vergleichbare Federbein-Achsen. Außerdem weisen Querblattfeder-Achsen häufig einen Gewichtsvorteil gegenüber Federbein-Achsen auf.
Grundsätzlich werden dabei seitlich radführende Querblattfedern, d. h. auftretende Quer- bzw. Seitenkräfte abstützende Querblattfedern, sowie seitlich nicht radführende Querblattfedern, d. h. Querblattfedern, die in Fahrzeugquerrichtung nachgiebig gelagert sind, unterschieden.
Bei der in der vorgenannten DE 10 2007 051 470 A1 beschriebenen Achse ist die Querblattfeder beispielsweise als seitlich radführende Querblattfeder ausgebildet, wobei die Querblattfeder zur Abstützung der wirkenden Seitenkräfte dabei zum einen über zwei außermittige, in Fahrzeugquerrichtung nahezu steife Lager am Fahrzeugaufbau angebunden ist und zum anderen derart steif am Radträger angebunden bzw. abgestützt ist, beispielsweise durch eine feste Verschraubung mittels einer oder mehreren Schrauben oder über ein Koppelelement in Form eines entsprechend ausgebildeten Gummilagers, dass sie ähnlich wie ein Querlenker wirkt.
Für eine optimale Funktion der Querblattfeder ist es hingegen vorteilhaft, wenn die Biegung der Querblattfeder nicht behindert wird, d. h. wenn ausgleichende Querverschiebungen, d. h. Verschiebungen in Fahrzeugquerrichtung, möglich sind, so dass die Querblattfeder beim Ein- und Ausfedern möglichst wenig verspannt wird.
Dies kann insbesondere durch eine entsprechende Ausgestaltung der Lager erreicht werden, mit denen die Querblattfeder am Fahrzeugaufbau angebunden ist. Es ist bekannt, hierfür Lager einzusetzen, welche in Fahrzeughochrichtung, d. h. in 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, d. h. ob die Querblattfeder radführend in Längsrichtung sein soll, oder ob auch eine Nachgiebigkeit in Fahrzeuglängsrichtung, d. h. in x-Richtung, erwünscht ist, können die Lager in Fahrzeuglängsrichtung steif oder entsprechend nachgiebig ausgebildet sein.
Mit einer derartigen, in Fahrzeugquerrichtung nachgiebigen Lagerung der Querblattfeder, d. h. mit einer seitlich nicht-radführenden Querblattfeder, kann zwar auf einfache Art und Weise eine Verspannung der Querblattfeder vermieden werden, es können jedoch keine auf die Querblattfeder wirkenden Seitenkräfte abgestützt werden. Infolgedessen sind bei Achsen mit seitlich nicht-radführenden Querblattfedern zur Abstützung der Seitenkräfte zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um eine Seitenführung der Räder der Achse zu ermöglichen.
Die DE 10 2012 009 365 A1 schlägt hierzu ein parallel zur Querblattfeder angeordnetes, separates Wattgestänge vor, wobei das Wattgestänge im Bereich der Fahrzeugmitte am Fahrzeugaufbau befestigt werden kann und seitlich jeweils an den Radträgern angelenkt ist. Demzufolge erstreckt sich das Wattgestänge über einen großen Teil der Fahrzeugbreite, genauer vom linken Radträger zum rechten Radträger. Die Kinematik des Wattgestänges ist dabei derart ausgebildet, dass im Fahrbetrieb auf den Radträger wirkende Querkräfte abgestützt werden können, um die Seitenführung der Räder sicherzustellen, wobei die Bewegung des Wattgestänges dabei im Wesentlichen in zur YZ-Ebene parallelen Ebenen erfolgt.
Aus der DE 10 2012 000 425 A1 ist ferner eine Achse mit einer Querblattfeder und einem Wattgestänge zur Abstützung der auftretenden Seitenkräfte bekannt, bei welcher die fahrzeugaußenseitigen Enden des Wattgestänges ebenfalls jeweils am Radträger angebunden sind, bei der aber im Bereich der Fahrzeugmitte das Wattgestänge zusätzlich zur Anbindung an den Fahrzeugaufbau mit der Querblattfeder gekoppelt ist.
Darüber hinaus ist aus der DE 10 2010 056 388 A1 ein zweispuriges Fahrzeug mit einer Achse mit einer Querblattfeder und einem Wattgestänge bekannt, bei welchem das Wattgestänge zum einen im Bereich der Fahrzeugmitte drehbar und in Fahrzeughochrichtung verstellbar am Fahrzeugaufbau angebunden ist und zum anderen mit seinen fahrzeugaußenseitigen Enden an zwei in Fahrzeugquerrichtung verschiebbaren, d. h. horizontal verschiebbaren, und außermittig angeordneten Lagern, mit welchen die Querblattfeder zur Abstützung von in Fahrzeughochrichtung auf die Querblattfeder wirkenden Kräften am Fahrzeugaufbau angebunden ist. In diesem Fall dient das Wattgestänge jedoch nicht zur Abstützung auftretender Seitenkräfte, sondern zur Einstellung der Federrate der Querblattfeder.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Achse mit einer Querblattfeder mit möglichst vorteilhaftem Biegeverhalten, d. h. mit einer möglichst geringen Verspannung der Querblattfeder, und einem Wattgestänge zur Abstützung auftretender Seitenkräfte bereitzustellen sowie ein zweispuriges Fahrzeug mit einer solchen Achse. Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung eine alternative Achse mit einem geringeren Bauraumbedarf für das Wattgestänge sowie einem kompakteren und damit gewichtsreduzierten Wattgestänge gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Achsen bereitzustellen, ohne das Biegeverhalten der Querblattfeder nachteilig zu beeinflussen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Achse mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein zweispuriges Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 12. 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.
Eine erfindungsgemäße Achse ist dadurch gekennzeichnet, das Wattgestänge derart ausgebildet und derart mit der Querblattfeder gekoppelt ist und mit dem Fahrzeugaufbau koppelbar, dass es in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Achse in einem zweispurigen Kraftfahrzeug eine infolge von auf die Querblattfeder wirkenden Kräften bewirkte globale Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung verhindert oder eine globale Querbewegung der Querblattfeder auf eine definierte, maximal zulässige Querbewegung begrenzt.
D. h. erfindungsgemäß ist das Wattgestänge derart ausgebildet und an der Querblattfeder angelenkt und mit dem Fahrzeugaufbau koppelbar, dass beim Ein- und/Ausfedern innerhalb gewisser, definierter Grenzen eine Verschiebung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung innerhalb des Lagers bzw. der Lager, mit denen die Querblattfeder am Fahrzeugaufbau angebunden ist, zugelassen wird, aber eine globale Querbewegung der Querblattfeder, d. h. eine Verschiebung der gesamten Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung, verhindert oder auf eine definierte, maximal zulässige Querbewegung begrenzt wird und somit die Verschiebung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung blockiert wird. Dies kann insbesondere durch die geometrische und kinematische Ausgestaltung des Wattgestänges sowie durch die Ausgestaltung der Anbindung des Wattgestänges an die Querblattfeder und den Fahrzeugaufbau erreicht werden.
Mit einer erfindungsgemäßen Achse kann somit in vorteilhafter Weise der bestehende Zielkonflikt zwischen einer einerseits erforderlichen, steifen Lagerung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung zur Abstützung von auftretenden Seitenkräften, beispielsweise bei Kurvenfahrten, und einer andererseits erforderlichen Verschiebbarkeit der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung beim Ein- und Ausfedern für ein harmonisches Biegeverhalten bzw. zum Vermeiden einer Verspannung der Querblattfeder zufriedenstellend gelöst werden.
Ist das Wattgestänge dabei derart ausgebildet, mit der Querblattfeder gekoppelt und mit dem Fahrzeugaufbau koppelbar, dass es eine globale Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung verhindert, ist die Achse vorzugsweise derart ausgebildet, insbesondere das Wattgestänge, dass auf die Querblattfeder wirkende Seitenkräften am Fahrzeugaufbau abgestützt werden. D. h., dass in diesem Fall die Querblattfeder seitlich radführend wirkt und auf die Achse über die Räder eingeleitete Seitenkräfte nahezu vollständig am Fahrzeugaufbau abstützt und eine globale Querbewegung und damit die Verschiebung der gesamten Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung durch das Wattgestänge nahezu vollständig blockiert ist. Lediglich das Lager, mit welchem die Querblattfeder unmittelbar am Fahrzeugaufbau abgestützt ist, ermöglicht innerhalb des Lagers eine kleine Ausgleichsbewegung in Fahrzeugquerrichtung, um beim Ein- und Ausfedern eine möglichst verspannungsfreie Biegung der Querblattfeder zu ermöglichen.
Ist das Wattgestänge dabei derart ausgebildet, mit der Querblattfeder gekoppelt und mit dem Fahrzeugaufbau koppelbar, dass es eine globale Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung auf eine definierte, maximal zulässige Querbewegung begrenzt, ist die Achse vorzugsweise derart ausgebildet, insbesondere das Wattgestänge, dass nach dem Erreichen der definierten, maximal zulässigen Querbewegung der Querblattfeder auf die Querblattfeder wirkende Seitenkräfte am Fahrzeugaufbau abgestützt werden. In diesem Fall wirkt die Querblattfeder nur teilweise seitlich radführend, insbesondere erst, wenn die maximal zulässige Querbewegung der Querblattfeder erreicht ist.
Bevorzugt ist das Wattgestänge dazu über wenigstens ein Gelenk an der Querblattfeder angebunden und kann über wenigstens ein Gelenk am Fahrzeugaufbau angebunden werden, wobei das Wattgestänge vorzugsweise über wenigstens ein Scharnier- und/oder Drehgelenk an der Querblattfeder angebunden ist und über wenigstens ein Scharnier- und/oder Drehgelenk am Fahrzeugaufbau angebunden werden kann.
Eine erfindungsgemäße Achse kann dabei sowohl als Vorderachse ausgebildet sein als auch als Hinterachse, wobei die Achse jeweils als lenkbare oder nicht lenkbare Achse ausgebildet sein kann und sich für unterschiedliche Achskonzepte eignet.
Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Achse dabei in Achsen eingesetzt werden, die nach dem Prinzip einer Federbein-Achse aufgebaut sind, jedoch anstatt eines Federbeins lediglich ein Dämpferbein aufweisen, d. h. die keine um das Dämpferbein angeordnete Schraubenfeder aufweisen. Die Federfunktion kann in diesem Fall von der Querblattfeder übernommen werden. D. h. mit einer erfindungsgemäßen Achse kann eine nach dem Prinzip einer Federbein-Achse aufgebaute Achse bereitgestellt werden, bei der die Schraubenfeder entfallen kann. Dadurch können die Vorteile einer „Federbein-Achse” mit den Vorteilen einer Querblattfeder-Achse kombiniert werden, insbesondere mit den Gewichts- und Bauraumvorteilen einer Querblattfeder-Achse.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine erfindungsgemäße Achse erwiesen, die nach dem Prinzip einer MacPherson-Federbein-Achse aufgebaut ist, d. h. mit sich jeweils radseitig am Radträger abstützenden Dämpferbeinen, insbesondere ohne Schraubenfedern.
Ebenfalls besonders vorteilhaft ist eine nach dem Prinzip einer Doppelquerlenkerachse aufgebaute Achse, d. h. eine Achse, bei der sich die Dämpferbeine radseitig, d. h. mit ihrem unteren Endbereich, jeweils an einem unteren Querlenker abstützen, ebenfalls bevorzugt ohne Schraubenfedern.
Denkbar ist selbstverständlich auch eine erfindungsgemäße Achse, die anstatt von Dämpferbeinen Federbeine aufweist, d. h. eine Achse, die auf jeder Fahrzeugseite ein Dämpferbein und jeweils eine um das Dämpferbein herum angeordnete Schraubenfeder aufweist. Allerdings ist für ein optimales Federverhalten einer solchen Achse eine sorgfältige Abstimmung der einzelnen Federelemente aufeinander erforderlich.
Der Radträger einer erfindungsgemäßen Achse, der bei lenkbaren Achsen häufig auch als Schwenklager bezeichnet wird, dient wie üblich zur Aufnahme eines Rades. D. h. am Radträger werden jeweils die Räder der Achse befestigt. Über die radführenden Lenker kann der Radträger mit dem Fahrzeugaufbau gekoppelt werden, entweder direkt oder über einen am Fahrzeugaufbau befestigten Achsträger.
Der rechte Radträger und der linke Radträger einer erfindungsgemäßen Achse sind dabei über die Querblattfeder miteinander gekoppelt, insbesondere durch die Querblattfeder miteinander verbunden. Die sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung, d. h. in y-Richtung, erstreckende Querblattfeder kann dabei einteilig über ihre Länge ausgebildet sein, d. h. sich nahezu vom linken Radträger bis zum rechten Radträger hin erstrecken, oder in aus dem Stand der Technik bekannter Weise mehrteilig ausgebildet sein, d. h. in Fahrzeugquerrichtung aus mehreren Querblattfederteilen zusammengesetzt sein.
Vorzugsweise ist die Querblattfeder dabei jeweils mit ihren radträgerseitigen Endbereichen, d. h. jeweils mit dem Radträger zugewandten Endbereich, insbesondere mit ihren Enden, gelenkig mit dem Radträger gekoppelt bzw. mit diesem verbunden, beispielsweise über ein Gummigelenk, wobei die Anbindung der Querblattfeder an die Radträger dabei entsprechend der abzustützenden Kräfte ausgebildet ist. D. h. sollen beispielsweise auf die Räder wirkende Längskräfte über die Querblattfeder am Fahrzeugaufbau abgestützt werden, ist die Querblattfeder jeweils entsprechend steif in Fahrzeuglängsrichtung, d. h. in x-Richtung, mit den Radträgern verbunden. Entsprechendes gilt für Vertikal- und Seitenkräfte, d. h. für Kräfte in z- und y-Richtung.
Bei einer erfindungsgemäßen Achse kann die Querblattfeder dabei derart am Fahrzeugbau angebunden werden, dass in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Achse in einem zweispurigen Kraftfahrzeug eine ausreichende Verschiebbarkeit bzw. Beweglichkeit der Querblattfeder in y-Richtung gewährleistet ist, bevorzugt derart dass die Biegung der Querblattfeder nicht behindert wird und vorzugsweise derart, dass eine Verspannung der Querblattfeder bzw. des Fahrzeugaufbaus, insbesondere eines zugehörigen Achsträgers, vermieden wird, insbesondere beim Ein- und Ausfedern der Achse, wobei die Querblattfeder über wenigstens ein Lager am Fahrzeugaufbau angebunden werden kann.
Das Lager zur Kopplung der Querblattfeder mit dem Fahrzeugaufbau einer erfindungsgemäßen Achse ist dabei, um die entsprechend gewünschte Federwirkung zu erreichen, zur Abstützung der Querblattfeder in Fahrzeughochrichtung ausgebildet und ermöglicht beim Ein- und/oder Ausfedern einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung.
Eine erfindungsgemäße Achse weist somit eine zumindest teilweise seitlich radführende Querblattfeder auf, also eine Querblattfeder, die wenigstens in bestimmten Fahrsituationen Seitenkräfte abstützt, und die wenigstens beim Ein- und/oder Ausfedern einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung ermöglicht. Bei einer entsprechenden, auch erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Achse, insbesondere des Wattgestänges, kann die Querblattfeder aber auch vollständig seitlich radführend ausgebildet sein und auf die Querblattfeder wirkende Seitenkräfte in nahezu allen Fahrsituationen am Fahrzeugaufbau abstützen, ohne dass der Ausgleich der Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung behindert wird.
Je nachdem, ob Längskräfte abgestützt werden sollen, d. h. ob die Querblattfeder radführend in Längsrichtung sein soll, oder ob auch eine Nachgiebigkeit in Fahrzeuglängsrichtung, d. h. in x-Richtung, erwünscht ist, kann die Querblattfeder einer erfindungsgemäßen Achse in Fahrzeuglängsrichtung steif oder entsprechend nachgiebig am Fahrzeugaufbau angebunden werden.
Derartige Lager, welche beim Ein- und/oder Ausfedern einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung ermöglichen, bei gleichzeitiger Abstützung in Fahrzeughochrichtung und ggf. mit entsprechender Nachgiebigkeit oder Steifigkeit in x-Richtung sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
Als besonders geeignet für die Anbindung der Querblattfeder einer erfindungsgemäßen Achse am Fahrzeugaufbau haben sich jedoch die in der von derselben Anmelderin, am gleichen Tag eingereichten DE 10 2014 223 576.6 (EM28004) beschriebenen Lager herausgestellt. Die DE 10 2014 223 576.6 (EM28004) wird hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme vollständig zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Ebenfalls als besonders geeignet für die Anbindung der Querblattfeder einer erfindungsgemäßen Achse am Fahrzeugaufbau sind die in der, ebenfalls am gleichen Tag von derselben Anmelderin, eingereichten DE 10 2014 223 584.7 (EM28029) beschriebenen Lager, wobei die DE 10 2014 223 584.7 (EM28029) hiermit ebenfalls durch ausdrückliche Bezugnahme vollständig zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird.
Bevorzugt kann die Querblattfeder einer erfindungsgemäßen Achse jedoch nicht nur über ein einziges vorbeschriebenes Lager mit dem Fahrzeugaufbau gekoppelt werden, sondern über wenigstens zwei solche Lager, insbesondere zwei außermittig angeordnete Lager, bevorzugt über zwei symmetrisch zur Fahrzeugmitte nach außen versetzte Lager. Diese, aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannte Art der Anbindung einer Querblattfeder am Fahrzeugaufbau hat den Vorteil, dass die Querblattfeder bei einer Wankbewegung gleichzeitig als Quer-Stabilisator wirkt. Dadurch können Radlastdifferenzen des linken und des rechten Rades reduziert werden und das Seitenkraftführungspotenzial der Achse kann gegenüber einer Achse mit nur einem Querblattfeder-Lager erhöht werden. Es können selbstverständlich, wie aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt ist, auch zwei außermittige Lagerpaare vorgesehen sein.
Die Querblattfeder einer erfindungsgemäßen Achse kann ein Federblatt oder mehrere Federblätter bzw. eine oder mehrere Federlagen aufweisen, wobei die Querblattfeder bevorzugt mehrere, insbesondere parallel übereinander angeordnete Federblätter aufweist, die besonders bevorzugt ein Blattfederpaket bilden. Vorzugsweise ist die Querblattfeder dabei derart angeordnet, dass die Federblätter, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Fahrzeug im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung übereinander angeordnet sind. D. h. bevorzugt sind die einzelnen Federblätter in etwa in z-Richtung gestapelt, vorzugsweise parallel übereinander. Die Querblattfeder kann aber auch leicht geneigt angeordnet werden, d. h. ein wenig um die y-Achse geneigt, so dass nicht nur Vertikalkräfte eine Biegung der Querblattfeder bewirken, sondern auch Längskräfte, wenngleich vorzugsweise nur mit einem deutlich geringeren Anteil.
Die Geometrie der einzelnen Federblätter, insbesondere deren Form sowie deren Dicke und deren Querschnittsverlauf in Fahrzeugquerrichtung, ist dabei bevorzugt derart gewählt und die Blattfederpakete sind derart aufeinander abgestimmt zusammengesetzt, dass sich das gewünschte Federverhalten ergibt.
Die Federblätter können dabei aus gewöhnlichem Federstahl hergestellt sein, aber auch aus faserverstärktem Kunststoff oder dergleichen. Selbstverständlich kann ein Blattfederpaket bzw. die gesamte Querblattfeder auch aus mehreren Federblättern aus unterschiedlichen Werkstoffen zusammengesetzt sein.
Für ein vorteilhaftes Federverhalten kann es in einigen Fällen sinnvoll sein, wenn die Querblattfeder unter Vorspannung verbaut ist, wobei die Vorspannung beispielsweise über die Verbindung aufbracht werden kann, mit welcher die Querblattfeder mit dem Radträger gekoppelt ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Wattgestänge wenigstens einen Zwischenhebel und zwei Stützhebel auf, wobei der Zwischenhebel vorzugweise gelenkig mit den Stützhebeln verbunden ist, insbesondere über jeweils ein Scharnier- oder Drehgelenk oder ein Kugelgelenk. Dabei ist der Zwischenhebel vorzugsweise jeweils in seinen Endbereichen, insbesondere jeweils mit seinen Enden, mit jeweils einem Stützhebel verbunden, wobei die Stützhebel bevorzugt jeweils im Bereich eines Endes oder jeweils mit einem Ende mit dem Zwischenhebel verbunden sind.
D. h. in einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Wattgestänge wenigstens drei Hebel auf, einen Zwischenhebel und zwei Stützhebel, wobei die beiden Stützhebel über den Zwischenhebel miteinander gekoppelt sind und insbesondere über den Zwischenhebel gelenkig miteinander verbunden sind, vorzugsweise mittels Scharnier- und/oder Drehgelenken und/oder Kugelgelenken.
Selbstverständlich kann das Wattgestänge auch anders ausgebildet sein und mehr als einen Zwischenhebel und zwei Stützhebel aufweisen, beispielsweise zwei Stützhebel. Wichtig ist nur, dass die Kinematik und die Anordnung des Wattgestänges, insbesondere dessen Anbindung an der Querblattfeder und dem Fahrzeugaufbau erfindungsgemäß ausgebildet ist, d. h. derart, dass das Wattgestänge eine infolge von auf die Querblattfeder wirkenden Kräften bewirkte Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung verhindert oder auf eine maximale zulässige Querbewegung begrenzt.
Abhängig von der Länge der Hebel des Wattgestänges sowie der Freiheitsgrade der Gelenkverbindungen, insbesondere deren Bewegungsumfang, ergibt sich die Kinematik des Wattgestänges und damit die maximal mögliche Bewegung der Querblattfeder. Sind der Zwischenhebel und die Stützhebel über Scharniergelenke miteinander verbunden, hängt die maximal mögliche bzw. zulässige Querbewegung insbesondere von den Öffnungswinkeln der Scharniergelenke ab. Darüber hinaus hat selbstverständlich der Bewegungsumfang der Anbindungen des Wattgestänges an die Querblattfeder sowie den Fahrzeugaufbau einen entsprechenden Einfluss auf die maximal mögliche Querbewegung der Querblattfeder. D. h. insbesondere durch die Kinematik des Wattgestänges, vor allem über den Bewegungsumfang der einzelnen Anbindungen bzw. Gelenkverbindungen des Wattgestänges, kann die maximal mögliche Querbewegung der Querblattfeder eingestellt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die bei einer erfindungsgemäßen Achse die Kinematik des Wattgestänges sowie dessen Kopplung mit der Querblattfeder und dem Fahrzeugaufbau derart ausgebildet, dass eine globale Querbewegung der Querblattfeder entweder ganz verhindert wird und nur ein Ausgleich innerhalb des wenigstens einen Lagers, mit dem die Querblattfeder am Fahrzeugaufbau angebunden ist, möglich ist. Oder die Achse, insbesondere das Wattgestänge, ist derart ausgebildet, dass nur eine Querbewegung der Querblattfeder innerhalb definierter, maximal zulässiger Grenzen möglich ist.
Die maximal mögliche Querbewegung sollte dabei derart eingestellt werden, dass die Seitenkräfte entsprechend der gewünschten Fahreigenschaften abgestützt werden, die Federbewegung der Querblattfeder, d. h. deren Durchbiegung bzw. deren Biegeverhalten beim Ein- und Ausfedern, jedoch möglichst nicht behindert wird und eine Ausgleichsbewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung möglich ist, so dass die Querblattfeder möglichst nicht verspannt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Achse ist der Zwischenhebel um eine Achse drehbar gelagert am Fahrzeugaufbau anbindbar, vorzugsweise in einer Fahrzeugmitte, wobei die beiden Stützhebel jeweils gelenkig an der Querblattfeder angebunden sind. D. h. in diesem Fall ist das Wattgestänge über die beiden Stützhebel mit der Querblattfeder gekoppelt und kann über den Zwischenhebel mit dem Fahrzeugaufbau gekoppelt werden. Die Stützhebel sind dabei bevorzugt ebenfalls über Scharnier- und/oder Drehgelenke und/oder Kugelgelenke an der Querblattfeder angebunden.
Ist die Querblattfeder mehrteilig ausgebildet über die Fahrzeugbreite, d. h. aus mehreren Querblattfederteilen zusammengesetzt, beispielsweise aus einem linken und einem rechten Querblattfederteil, sind die Stützhebel bei der vorbeschriebenen Variante der Anbindung des Wattgestänges entsprechend an den jeweiligen Teilen der Querblattfeder angebunden, d. h. beispielsweise ein Stützhebel am linken Querblattfederteil und ein Stützhebel am rechten Querblattfederteil. Bei zwei Querblattfederteilen sind die einzelnen Querblattfederteile vorzugsweise in Fahrzeugmitte miteinander gekoppelt, um ein möglichst symmetrisches Federverhalten der Achse zu erzeugen.
Bevorzugt ist das Wattgestänge derart ausgebildet und in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Achse derart angeordnet, dass sich ein symmetrisches Verhalten der Querblattfeder in y-Richtung einstellt, insbesondere eine symmetrische Blockierung oder Verschiebbarkeit sowie ein symmetrisches Federverhalten. D. h. bevorzugt ist die Achse, insbesondere das Wattgestänge und die Lager zur Anbindung der Querblattfeder am Fahrzeugaufbau, derart ausgebildet, dass die Querblattfeder ein symmetrisches Verhalten unter Krafteinwirkung aufweist.
Ist die Querblattfeder innerhalb definierter Grenzen in Fahrzeugquerrichtung verschiebbar, sind die Achse, insbesondere die Querblattfeder, deren Lagerung sowie das Wattgestänge, bevorzugt derart ausgebildet, dass die Querblattfeder bei vergleichbarer Krafteinwirkung symmetrisch verschiebbar ist und vorzugsweise auch ein symmetrisches Federverhalten aufweist, bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung.
Im einfachsten Fall ist das Wattgestänge dazu symmetrisch ausgebildet und in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Achse in einem zweispurigen Fahrzeug symmetrisch zur Fahrzeugmitte angeordnet. Dazu kann der Zwischenhebel vorzugsweise in seiner Mitte drehbar gelagert in der Fahrzeugmitte am Fahrzeugaufbau angebunden werden, wobei die beiden Stützhebel vorzugsweise eine gleiche Länge aufweisen und insbesondere symmetrisch zu einer Fahrzeugmitte jeweils gelenkig an der Querblattfeder angebunden sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist außerdem die Querblattfeder über wenigstens zwei außermittig angeordnete Lager, vorzugsweise zwei symmetrisch zur Fahrzeugmitte angeordnete Lager, am Fahrzeugaufbau anbindbar und die beiden Stützhebel sind jeweils gelenkig in Fahrzeugquerrichtung im Bereich dieser Lager, d. h. in y-Richtung auf Höhe dieser Lager, an der Querblattfeder angebunden, wobei die Lager insbesondere zur Abstützung der Querblattfeder in Fahrzeughochrichtung ausgebildet sind und gleichzeitig beim Ein- und/oder Ausfedern einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung ermöglichen.
Das Wattgestänge muss aber nicht unbedingt symmetrisch ausgebildet oder angeordnet sein. Die Längen der einzelnen Hebel, die Anbindungspunkte und die Bewegungsumfänge der einzelnen Gelenkverbindungen können auch unsymmetrisch aber derart gewählt und aufeinander abgestimmt sein, dass sich ein symmetrisches Verhalten einstellt. Eine zur Fahrzeugmitte asymmetrische Anbindung des Wattgestänges am Fahrzeugaufbau kann beispielsweise durch unterschiedliche Längen der Stützhebel und/oder einen nicht in der Mitte drehbar am Fahrzeug gelagerten Zwischenhebel kompensiert werden. Dies kann in einigen Fällen besonders vorteilhaft sein, insbesondere bei einem sehr begrenzten, zur Verfügung stehenden Bauraum.
Bevorzugt sind die Stützhebel dabei im Bereich der Lager gelenkig an der Querblattfeder angebunden, besonders bevorzugt jeweils mittels eines Scharnier- oder Drehgelenks oder mittels eines Kugelgelenks. Selbstverständlich können die Stützhebel in Fahrzeugquerrichtung weiter innen als die Lager an der Querblattfeder angebunden sein oder weiter außen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich ein besonders gutes, symmetrisches Verhalten der Querblattfeder ergibt, wenn die über das Wattgestänge bzw. in diesem Fall die Stützhebel in die Querblattfeder eingebrachten Kräfte im Bereich der Lager eingebracht werden und nicht versetzt zu diesen, da versetzt zu den Lagern in die Querblattfeder eingeleitete Kräfte einen unerwünschten Knick im Biegemomentenverlauf verursachen können, welcher ein unharmonisches Federverhalten bzw. ein unharmonisches Biegeverhalten bewirken kann.
Bei einer alternativen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Achse ist der Zwischenhebel des Wattgestänges nicht drehbar um eine Achse am Fahrzeugaufbau angebunden und die Stützhebel an der Querblattfeder, sondern der Zwischenhebel ist um eine Achse drehbar gelagert an der Querblattfeder angebunden und die beiden Stützhebel können jeweils gelenkig am Fahrzeugaufbau angebunden werden. Dadurch kann der gleiche Effekt erreicht werden, wie mit der vorbeschriebenen, alternativen Ausgestaltung. Je nach zur Verfügung stehendem Bauraum kann jedoch die eine oder die andere Variante vorteilhafter sein.
Bevorzugt ist der Zwischenhebel dabei auch in diesem Fall in seiner Mitte drehbar an der Querblattfeder in der Fahrzeugmitte gelagert, wobei die beiden Stützhebel vorzugsweise eine gleiche Länge aufweisen und insbesondere symmetrisch zu einer Fahrzeugmitte jeweils gelenkig am Fahrzeugaufbau anbindbar sind.
Die Querblattfeder ist vorzugsweise ebenfalls über wenigstens zwei außermittig angeordnete Lager, vorzugsweise zwei symmetrisch zur Fahrzeugmitte angeordnete Lager, am Fahrzeugaufbau anbindbar, wobei die Lager insbesondere zur Abstützung der Querblattfeder in Fahrzeughochrichtung ausgebildet sind und gleichzeitig beim Ein- und/oder Ausfedern einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung ermöglichen. Im Unterschied zur vorbeschriebenen Variante sind die beiden Stützhebel jedoch nicht an der Querblattfeder angebunden, sondern können jeweils gelenkig in Fahrzeugquerrichtung im Bereich dieser Lager am Fahrzeugaufbau angebunden werden.
Selbstverständlich können die Stützhebel dabei auch in diesem Fall in Fahrzeugquerrichtung weiter innen als die Lager an der Querblattfeder angebunden sein oder weiter außen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Wattgestänge einer erfindungsgemäßen Achse derart ausgebildet und in einem funktionsgemäßen, Einbauzustand der Achse in einem zweispurigen Kraftfahrzeug derart mit dem Fahrzeugaufbau und der Querblattfeder gekoppelt, dass der Zwischenhebel und die Stützhebel in zueinander parallelen Ebenen bewegbar sind, vorzugsweise in jeweils zu einer YZ-Ebene parallelen Ebene. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind der Zwischenhebel und die Stützhebel dabei jeweils in der gleichen Ebene bewegbar, insbesondere in der gleichen YZ-Ebene, d. h. das Wattgestänge ist bevorzugt in einer vertikalen Ebene bewegbar.
Selbstverständlich kann das Wattgestänge in einem funktionsgemäßen Einbauzustand, insbesondere in Konstruktionslage, auch horizontal orientiert sein, d. h. in Konstruktionslage derart angeordnet sein, dass sich wenigstens der Zwischenhebel, vorzugsweise auch die Stützhebel, in jeweils einer zu einer XY-Ebene parallelen Ebene bewegen können.
Je nach Anordnung des Zwischenhebels und Anbindungen der Stützhebel, kann sich aber auch eine räumliche Bewegung des Wattgestänges ergeben, welche nicht auf horizontale und/oder vertikale Ebenen beschränkt ist.
Ein erfindungsgemäßes, zweispuriges Kraftfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine erfindungsgemäße Achse aufweist.
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. Alle vorstehend in der Beschreibung sowie nachfolgend in der Figurenbeschreibung im Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Achse genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen gelten dabei jeweils nicht nur für die erfindungsgemäße Achse, sondern auch für ein erfindungsgemäßes zweispuriges Kraftfahrzeug und sind jeweils nicht nur in den beschriebenen Merkmalskombinationen verwendbar, sondern auch in anderen technisch ausführbaren Kombinationen oder in Alleinstellung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt ist.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achse,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achse, 3 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Lagers zur Anbindung einer Querblattfeder einer erfindungsgemäßen Achse am Fahrzeugaufbau im Ruhezustand, 4 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lagers zur Anbindung einer Querblattfeder einer erfindungsgemäßen Achse am Fahrzeugaufbau, ebenfalls im Ruhezustand, und 5 ein Ausführungsbeispiel zur Anordnung der Lager für die Anbindung der Querblattfeder einer erfindungsgemäßen Achse am Fahrzeugaufbau. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achse 100 für ein zweispuriges Kraftfahrzeug, wobei die Achse 100 jeweils einen Radträger 30 und ein Dämpferbein 40, welches sich jeweils am Radträger 30 abstützt, und eine sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Querblattfeder 50 aufweist. Der Radträger 30 dient zur Aufnahme der Räder 20, wobei der Radträger 30 über das sich an ihm abstützende Dämpferbein 40 am hier nicht dargestellten Fahrzeugaufbau bzw. der Fahrzeugkarosserie angebunden werden kann. Die beiden Radträger 30 sind dabei jeweils über die Querblattfeder 50 miteinander gekoppelt, wobei die Querblattfeder 50 jeweils mittels einer Gelenkverbindung 65 gelenkig am Radträger 30 angebunden ist.
Erfindungsgemäß weist die Achse 100 ein mit der Querblattfeder 50 und dem Fahrzeugaufbau koppelbares Wattgestänge 160 auf, wobei die Querblattfeder 50 jeweils über die beiden, in diesem Fall symmetrisch zur Fahrzeugmitte angeordneten Lager 167 am Fahrzeugaufbau angebunden werden kann bzw. mit dem Fahrzeugaufbau gekoppelt werden kann. D. h. in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Achse 100 in einem zweispurigen Kraftfahrzeug ist die Querblattfeder 50 über die Lager 167 am Fahrzeugaufbau angebunden.
Die beiden Lager 167 sind dabei zur Abstützung der Querblattfeder 50 in Fahrzeughochrichtung ausgebildet, ermöglichen aber gleichzeitig in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der erfindungsgemäßen Achse 100 in einem zweispurigen Fahrzeug beim Ein- und/oder Ausfedern einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder 50 in Fahrzeugquerrichtung. D. h. die Lager 167, mit welcher die Querblattfeder 50 am Fahrzeugaufbau angebunden werden kann, sind dabei in Fahrzeugquerrichtung nachgiebig bzw. weich ausgebildet, so dass eine Querverschiebung der Querblattfeder 50 im Bereich der Lager 167 möglich ist und eine Biegung der Querblattfeder 50 nicht durch die Lager 167 behindert wird. In Fahrzeughochrichtung hingegen, d. h. in z-Richtung, sind die Lager 167 hingegen nahezu steif. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, um auftretende Längskräfte auszugleichen, dass die Lager 167 auch eine gewisse Nachgiebigkeit in Fahrzeuglängsrichtung aufweisen, d. h. in x-Richtung. In diesem Fall sollten dann entsprechend Lager eingesetzt werden, welche sowohl in Fahrzeugquerrichtung als auch in Fahrzeuglängsrichtung entsprechend nachgiebig sind.
Die Querblattfeder 50 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in etwa parallel zu einer XY-Ebene angeordnet, d. h. im Wesentlichen parallel zur Fahrbahnebene. In einigen Fällen kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die Querblattfeder 50 leicht geneigt um eine parallel zur y-Achse verlaufende Achse angeordnet ist, denn dadurch kann auch ein Längskraftanteil über die Querblattfeder 50 abgefedert werden.
Das Wattgestänge 160 weist bei diesem beschriebenen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achse 100 einen Zwischenhebel 166 sowie zwei Stützhebel 164 und 163 auf. Dabei sind die Stützhebel 163, 164 jeweils mit einem Ende über ein hier nicht näher bezeichnetes Kugelgelenk mit dem Zwischenhebel 166 verbunden, der bei diesem Ausführungsbeispiel über das Lager 162 um eine Achse drehbar gelagert am Fahrzeugaufbau angebunden werden kann, insbesondere drehbar um eine Achse in Fahrzeuglängsrichtung.
In diesem Fall ist die Achse 100 bzw. das Wattgestänge 160 symmetrisch ausgebildet, wobei dazu der Zwischenhebel 166 in seiner Mitte über das Lager 162 drehbar in der Fahrzeugmitte am Fahrzeugaufbau angebunden werden kann und die Stützhebel 163 und 164 gleich lang sind und jeweils an einem Ende des Zwischenhebels 166 symmetrisch zur Mitte des Zwischenhebels 166 angelenkt sind.
Die Stützhebel 163 und 164 sind erfindungsgemäß mit der Querblattfeder 50 gekoppelt, wobei die Stützhebel 163, 164 bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils mit ihrem einen Ende und ebenfalls symmetrisch zur Fahrzeugmitte mittels eines Kugelgelenks 161 an der Querblattfeder 50 angebunden sind. Die Anbindungspunkte der Stützhebel 163 und 164 müssen dabei jedoch nicht zwingend, wie bei diesem Ausführungsbeispiel, im Bereich der Lager 167, mit welchen die Querblattfeder am Fahrzeugaufbau gekoppelt ist, angebunden sein. Dies hat sich jedoch als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Die Stützhebel 163 und 164 müssen auch nicht die gleiche Länge aufweisen und/oder symmetrisch angeordnet sein. D. h. sie können auch unterschiedliche Längen aufweisen und/oder unsymmetrisch zur Fahrzeugmitte angeordnet sein. Allerdings sollten die anderen Komponenten des Wattgestänges 160, insbesondere der Zwischenhebel 166 sowie die Kinematik und die Anordnung des Wattgestänges 160 dann derart ausgestaltet sein, dass sich im Ergebnis ein symmetrisches Verhalten der Querblattfeder 50 einstellt, da ansonsten kein symmetrisches Fahrverhalten erreicht werden kann. Wenn die Stützhebel 163, 164 beispielsweise unterschiedliche Längen aufweisen, was in einigen Fällen wegen Bauraummangel erforderlich sein kann, sollte der Zwischenhebel bevorzugt nicht zur Anbindung in der Fahrzeugmitte vorgesehen sein und/oder nicht in seiner Mitte drehbar gelagert werden, sondern zum Beispiel außermittig, so dass die durch die unterschiedlichen Stützhebellängen entstehende Asymmetrie ausgeglichen werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Wattgestänge 160 derart ausgebildet und derart mit der Querblattfeder 50 gekoppelt und mit dem Fahrzeugaufbau koppelbar, dass in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Achse in einem zweispurigen Fahrzeug eine auf die erfindungsgemäße Achse 100 wirkende Querkraft F_Q, insbesondere eine auf die Querblattfeder 50 wirkende Querkraft F_Q, vom Wattgestänge 160 am Fahrzeugaufbau abgestützt wird, so dass eine globale Querbewegung der Querblattfeder 50, d. h. eine seitliche Verschiebung der Querblattfeder 50, verhindert wird. D. h. das Wattgestänge 160 blockiert die Querbewegung der Querblattfeder 50 infolge auftretender Querkräfte F_Q.
Eine erfindungsgemäße Achse bzw. ein erfindungsgemäßes Wattgestänge kann aber auch derart ausgebildet sein, dass eine auf die Querblattfeder wirkende Querkraft F_Q, bezogen auf die Darstellung, in gewissen, definierten Grenzen eine Verschiebung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung nach rechts bewirken würde, welche zu einer entsprechenden Verlagerung der Stützhebel führen würde, wodurch wiederum eine Drehung des über das Lager drehbar am Fahrzeugaufbau gelagerten Zwischenhebels um eine zur Fahrzeuglängsrichtung parallele Achse ausgelöst würde. Infolgedessen würde sich der Öffnungswinkel der Gelenke, mit welchen der Zwischenhebel mit den Stützhebeln verbunden ist, ändert, insbesondere verkleinert. Und zwar so weit, bis die definierte, maximal zulässige Querbewegung der Querblattfeder erreicht wäre. Dann würde ein erfindungsgemäßes, kinematisch entsprechend ausgebildetes Wattgestänge die Querbewegung der Querblattfeder blockieren, so dass nun auf die Querblattfeder wirkende Seitenkräfte F_Q über das Wattgestänge am Fahrzeugaufbau abgestützt werden können.
Das Blockieren des Wattgestänges 160 kann beispielsweise realisiert werden, in dem die Gelenke, mittels welcher der Zwischenhebel 166 mit den Stützhebeln 163 und 164 verbunden ist, einen entsprechenden Anschlag aufweisen bzw. derart ausgebildet sind, dass eine globale Querbewegung der Querblattfeder verhindert wird bzw. eine Vergrößerung und/oder Verkleinerung des Öffnungswinkels nach Erreichen der definierten, maximal zulässigen Querbewegung nicht mehr möglich ist.
Eine erfindungsgemäße Achse 100 mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Wattgestänge 160 ermöglicht durch die nachgiebigen Lager 161 somit sowohl die für ein angenehmes und vorteilhaftes Fahrverhalten erforderliche Ausgleichsbewegung der Querblattfeder 50 in Fahrzeugquerrichtung als auch mit Hilfe des Wattgestänges 160 die Abstützung von Seitenkräften F_Q.
2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achse 200 für ein zweispuriges Fahrzeug, welche ebenfalls auf jeder Fahrzeugseite einen Radträger 30 aufweist, an dem sich jeweils ein Dämpferbein 40 abstützt und an dem die Räder der Achse 20 aufgenommen sind. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achse 100 sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Radträger 30 mittels einer sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querblattfeder 50 gekoppelt, wobei auch in diesem Fall die Querblattfeder 50 einteilig ausgebildet ist und jeweils mittels eines Gelenks 65 am Radträger 30 angebunden ist.
Die Querblattfeder 50 kann in diesem Fall auch über zwei außermittig und symmetrisch zur Fahrzeugmitte angeordnete Lager 267 am Fahrzeugaufbau angebunden werden, wobei die Lager 267 auch in diesem Fall zur Abstützung der Querblattfeder 50 in Fahrzeughochrichtung ausgebildet sind und in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Achse 200 in einem Fahrzeug beim Ein- und/oder Ausfedern ein Ausgleich der Bewegung der Querblattfeder 50 in Fahrzeugquerrichtung ermöglichen.
Um jedoch den Ausgleich der Bewegung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung zu verhindern, weist die Achse 200 erfindungsgemäß ebenfalls ein Wattgestänge 260 auf, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel das Wattgestänge 260 mit seinem Zwischenhebel 266 nicht drehbar am Fahrzeugaufbau angebunden werden kann, sondern über das Lager 262 drehbar um eine Achse in Fahrzeuglängsrichtung an der Querblattfeder 50 gelagert ist. In diesem Fall können die Stützhebel 263 bzw. 264 dementsprechend über die Lager 261 drehbar um eine Achse parallel zur Fahrzeuglängsrichtung am Fahrzeugaufbau angebunden werden anstatt an der Querblattfeder 50.
Wie auch schon beim ersten Ausführungsbeispiel befinden sich die Lager 261 dabei in Fahrzeugquerrichtung in etwa auf Höhe der Lager 267, mit welchen die Querblattfeder 50 am Fahrzeugaufbau angebunden werden kann. Entsprechend, wie im Zusammenhang mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel erwähnt, ist dies auch in diesem Fall nicht zwingend. Eine versetzte Anbindung zu den Lagern 267, wie bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, hat jedoch keinen unerwünschten Biegemomentenverlauf der Querblattfeder zur Folge, so dass diese Variante einer erfindungsgemäßen Achse in einigen Fällen besonders vorteilhaft ist, weil die Anbindungspunkte der Stützhebel freier wählbar sind als bei dem anhand von 1 erläuterten Ausführungsbeispiel.
Auch bei der in 2 gezeigten erfindungsgemäßen Achse 200 müssen die Stützhebel nicht gleich lang sein und der Zwischenhebel muss ebenfalls nicht symmetrische Hebellängen aufweisen, dies ist jedoch bei einer Lagerung des Zwischenhebels in Fahrzeugmitte besonders vorteilhaft, um ein symmetrisches Fahrverhalten zu erreichen.
Auch bei dieser Achse 200 verhindert das Wattgestänge 260 eine Querbewegung der Querblattfeder 50 bei in Fahrzeugquerrichtung wirkenden Kräften F_Q, und bewirkt eine Abstützung von auf die Querblattfeder 50 wirkenden Seitenkräften F_Q am Fahrzeugaufbau.
Die beiden vorgeschriebenen Achsen 100, 200 bzw. die Wattgestänge 160, 260 sind dabei jeweils derart ausgebildet, dass der Zwischenhebel 166 bzw. 266 und die Stützhebel 163, 164 bzw. 263, 264 in derselben Ebene bewegbar sind, und zwar in diesen Fällen in einer vertikalen Ebene, d. h. in einer zur YZ-Ebene parallelen Ebene.
3 zeigt, wie in einem funktionsgemäßen Einbauzustand orientiert, schematisch einen Schnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform eines vorbeschriebenen Lagers 167 bzw. 267, welches sich besonders gut zur Anbindung der Querblattfeder 50 einer erfindungsgemäßen Achse am Fahrzeugaufbau eignet und das ausführlich in der eingangs erwähnten, auf dieselbe Anmelderin angemeldete, am gleichen Tag eingereichte und durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemachten DE 10 2014 223 576.6 (EM28004), beschrieben ist.
Dieses zum besseren Verständnis beispielhaft dargestellte Lager 167, 267 ist in 3 im Ruhezustand abgebildet, d. h. ohne auf das Lager 167, 267 in Längs- u Querrichtung wirkende, durch eine Biegung der Querblattfeder hervorgerufene Scherkräfte. Es 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 167, 267 in einem Fahrzeug. Des Weiteren weist das Lager 167, 267 zwei Zwischenschichten 171 als Lagerschichten auf, welche ebenfalls aus Metall 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 metallischen Lagerschichten 170, 171 sind dabei jeweils fest mit den benachbarten Elastomerschichten 172 verbunden. Die Schichtdicken der einzelnen Lagerschichten sind dabei derart gewählt, dass sich in allen drei Raumrichtungen die gewünschten Steifigkeiten einstellen.
Durch den schichtartigen Aufbau des Lagers 167, 267 mit Lagerschichten aus Metall 170, 171 und Lagerschichten aus einem Elastomer 172, die sandwichartig abwechselnd übereinander angeordnet sind und die wie elastische Gleitebene wirken, weist das Lager 167, 267 eine hohe Elastizität in Querrichtung (y-Richtung) und in Längsrichtung (x-Richtung) auf und ist gleichzeitig steif in Hochrichtung (z-Richtung). Die zwischen den Metallschichten 170, 171 angeordneten Elastomerschichten 172 ermöglichen die Scherbewegung und die mit den Elastomerschichten 172 fest verbundenen Metallschichten 170, 171 bewirken eine entsprechende Steifigkeit in Hochrichtung.
Dabei ist das Lager 167, 267 im Wesentlichen flächig aufgebaut und weist in allen drei Raumebenen einen nahezu annähernd rechteckigen Querschnitt auf. Dadurch dass das Lager 167, 267 eine Scherbewegung in Längs- und Querrichtung ermöglicht, kann in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Lagers 167, 267 eine Bewegung der Querblattfeder 50 (vgl. 1 und 2) in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung ausgeglichen werden. Dadurch kann eine Verspannung der Querblattfeder 50 vermieden werden, und somit ein verbessertes Federverhalten der Querblattfeder 50 und damit ein verbessertes Fahrgefühl erreicht werden.
4 zeigt einen Schnitt in Fahrzeugquerrichtung durch ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Lagers 167, 267, welches sich ebenfalls besonders gut zur Anbindung der Querblattfeder 50 einer erfindungsgemäßen Achse am Fahrzeugaufbau eignet und das ausführlich in der in der vorgenannten, auf dieselbe Anmelderin angemeldete, am gleichen Tag eingereichte und durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemachten DE 10 2014 223 584.7 (EM28029), beschrieben ist.
Dieses Ausführungsbeispiel eines Lagers 167, 267 in Form eines Rollenlagers, das ebenfalls orientiert wie in einem funktionsgemäßen Einbauzustand dargestellt ist, weist eine obere Lagerplatte 181 aus Metall auf, in diesem Fall aus gehärtetem Stahl, eine untere Lagerplatte 182, ebenfalls aus gehärtetem Stahl, sowie einen zylinderförmigen Wälzkörper 183 in Form einer Rolle 183, der zwischen den beiden Lagerplatten 181 und 182 angeordnet ist und ebenfalls aus gehärtetem Stahl ausgebildet ist. Dabei weisen die obere Lagerplatte 181 und die untere Lagerplatte 182 jeweils eine dem Wälzkörper 183 zugewandte Kontaktfläche 181a bzw. 182a auf, auf welcher der Wälzkörper 183 jeweils abwälzen kann.
Bei diesem Rollenlager mit einer zylindrischen Rolle 183 als Wälzkörper 183 handelt es sich im Gegensatz zu dem in 3 gezeigten Lager um ein bewegliches Linienlager, bei dem der Wälzkörper 183 jeweils auftretende Kräfte in Hochrichtung, d. h. in z-Richtung, bzw. in Fahrzeughochrichtung, bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Kraftfahrzeug, jeweils entlang einer, in diesem Fall senkrecht zur Zeichenebene bzw. in x-Richtung verlaufenden Kontaktlinie an der oberen Lagerplatte 181 bzw. der unteren Lagerplatte 182 abstützt.
Da sich beim Abwälzen des Wälzkörpers 183 auf den Kontaktflächen 181a und 182a der beiden Lagerplatten 181 und 182 die Kontaktlinie jeweils seitlich bewegt, d. h. in diesem Fall in y-Richtung bzw. in einem funktionsgemäßen Einbauzustand in einem Kraftfahrzeug in Fahrzeugquerrichtung, wird ein derartiges Lager auch als ein bewegliches Linienlager bezeichnet.
Auf einer von der Kontaktfläche 181a bzw. 182a abgewandten Seite der oberen Lagerplatte 181 sowie der unteren Lagerplatte 182 weist das Lager jeweils eine Elastomerschicht 184 auf. Die Elastomerschicht 184 ist dabei derart ausgebildet ist, dass sie in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Lagers in einem Kraftfahrzeug einen Ausgleich einer Veränderung eines Abstandes der beiden Lagerplatten 181 und 182 zueinander ermöglicht und damit einen Ausgleich sich infolge einer Bewegung der Querblattfeder 50 und der damit resultierenden Ausgleichsbewegung des Lagers ändernden Lagerhöhe.
Des Weiteren weist das Lager jeweils seitlich ein Elastomer 185 auf, das bei diesem Ausführungsbeispiel an den Wälzkörper 183 anvulkanisiert ist, und dem Wälzkörper 183 gegen Herausfallen sichert, insbesondere gegen ein seitliches Herausfallen. Dabei muss das Elastomer 185 nicht mit dem Wälzkörper 183 verbunden sein, dies ist jedoch besonders vorteilhaft.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Elastomerschicht 184, welche einen Ausgleich einer Veränderung der Lagerhöhe ermöglicht und das Elastomer 185, welches die beiden Lagerplatten 181 und 182 miteinander verbindet und den Wälzkörper 183 gegen Herausfallen sichert, einstückig ausgebildet, d. h. umlaufend.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl die Kontaktfläche 181a der oberen Lagerplatte 181 als auch die Kontaktfläche 181b der unteren Lagerplatte 182 eben ausgebildet. Ferner weist das Lager entsprechende, hohle Zwischenräume 186 auf, so dass das Abwälzen des Wälzkörpers 183 nicht durch das Elastomer 185 behindert wird und eine entsprechende Ausgleichsbewegung des Lagers ermöglicht wird.
Dadurch, dass die beiden Lagerplatten 181 und 182 jeweils nur über das Elastomer 15 miteinander verbunden sind, können die Lagerplatten 181 und 182 außerdem zueinander geneigt werden. Ist das Lager mit seiner Unterseite beispielsweise auf einer Querblattfeder befestigt und mit seiner Oberseite am Fahrzeugaufbau, kann die untere Lagerplatte 182 bei einer Biegung der Querblattfeder der Neigung der Querblattfeder folgen. Dadurch kann eine Biegung der Querblattfeder noch besser ausgeglichen werden.
5 ist ein Ausführungsbeispiel zur Anordnung der Lager 167, 267 zur Anbindung der Querblattfeder 50 einer erfindungsgemäßen Achse dargestellt, wobei die Anordnung am Beispiel des in 4 beschriebenen Lagers 167, 267 näher erläutert wird. Selbstverständlich können auch andere Lager derart angeordnet werden, beispielsweise das in 3 beschriebene Lager oder noch andere Ausführungsformen.
5 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch eine beispielhafte Anordnung der Lager 167, 267 zur Anbindung der Querblattfeder 50 mit einem Lagerpaar mit zwei übereinander angeordneten Lagern 167, 267, wobei zur Anbindung am Fahrzeugaufbau ein Halter 90 bzw. ein Haltebügel 90 vorgesehen ist, welcher C-förmig die beiden Lager 167, 267 und die sich dazwischen erstreckende Querblattfeder 50 umschließt und der am nicht dargestellten Fahrzeugbau befestigt werden kann. Vorzugsweise ist der C-förmige Haltebügel 90 entsprechend federnd bzw. nachgiebig ausgestaltet, um das bei einigen Lagern, insbesondere dem vorbeschriebenen Rollenlager, zum Teil auftretende „Pumpen” der Lager, d. h. die Veränderung des Abstands jeweils zwischen der oberen Lagerplatte 181 und der unteren Lagerplatte 182 bzw. deren Kontaktflächen 181a und 182a, auch durch die Halterung ausgeglichen werden. Bei entsprechender, geeigneter Ausgestaltung des Haltebügels 90 kann die Elastomerschicht 184 in einigen Fällen sogar ganz entfallen.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere von konstruktiven Abwandlungen, zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

20: Rad
30: Radträger
40: Dämpferbein
50: Querblattfeder
90: Haltebügel für Lager
100, 200: erfindungsgemäße Achse
160, 260: Wattgestänge
161, 261: Anbindung Stützhebel-Querblattfeder/Fahrzeugaufbau
162, 262: Anbindung Zwischenhebel- bzw. Fahrzeugaufbau/Querblattfeder
163, 263: Stützhebel
164, 264: Stützhebel
166, 266: Zwischenhebel
167, 267: Lager zur Anbindung der Querblattfeder am Fahrzeugaufbau
170: oberste/unterste Lagerschicht, aus Metall
171: metallische Zwischenschicht
172: Elastomerlagerschicht
181: obere Lagerplatte
181a: Kontaktfläche der oberen Lagerplatte
182: untere Lagerplatte
182a: Kontaktfläche der unteren Lagerplatte
183: Wälzkörper
184: Elastomerschicht
185: Elastomer
186: hohler Zwischenraum
F_Q: Seitenkraft/Querkraft

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 4140236 A1 [0003]
DE 102007051470 A1 [0003, 0005]
DE 102012009365 A1 [0009]
DE 102012000425 A1 [0010]
DE 102010056388 A1 [0011]
DE 102014223576 [0033, 0033, 0084]
DE 102014223584 [0034, 0034, 0088]

Claims

Achse (100, 200) für Räder (20) eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, wobei die Achse (100, 200) jeweils einen Radträger (30) und ein Dämpferbein (40) auf jeder Fahrzeugseite, eine sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) erstreckende Querblattfeder (50) und ein mit der Querblattfeder (50) gekoppeltes und mit dem Fahrzeugaufbau koppelbares Wattgestänge (160, 260) aufweist, wobei die beiden Radträger (30) über die Querblattfeder (50) miteinander gekoppelt sind, und wobei die Querblattfeder (50) über wenigstens ein Lager (167, 267) am Fahrzeugaufbau anbindbar ist, wobei das Lager (167, 267) zur Abstützung der Querblattfeder (50) in Fahrzeughochrichtung (z) ausgebildet ist und beim Ein- und/oder Ausfedern einen Ausgleich einer Bewegung der Querblattfeder (50) in Fahrzeugquerrichtung (y) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Wattgestänge (160, 260) derart ausgebildet und derart mit der Querblattfeder (50) gekoppelt ist und mit dem Fahrzeugaufbau koppelbar, dass es in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Achse (100, 200) in einem zweispurigen Kraftfahrzeug eine infolge von auf die Querblattfeder (50) wirkenden Kräften bewirkte globale Bewegung der Querblattfeder (50) in Fahrzeugquerrichtung (y) verhindert oder eine globale Querbewegung der Querblattfeder (50) auf eine definierte, maximal zulässige Querbewegung begrenzt.
Achse (100, 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wattgestänge (160, 260) eine infolge von auf die Querblattfeder (50) wirkenden Kräften bewirkte globale Bewegung der Querblattfeder (50) in Fahrzeugquerrichtung (y) verhindert und eine Abstützung von auf die Querblattfeder (50) wirkenden Seitenkräften (F_Q) am Fahrzeugaufbau bewirkt.
Achse (100, 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wattgestänge (160, 260) eine globale Querbewegung der Querblattfeder (50) auf eine definierte, maximal zulässige Querbewegung begrenzt und nach dem Erreichen der definierten, maximal zulässigen Querbewegung der Querblattfeder (50) eine Abstützung von auf die Querblattfeder (50) wirkenden Seitenkräften (F_Q) am Fahrzeugaufbau bewirkt.
Achse (100, 200) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wattgestänge (160, 260) wenigstens einen Zwischenhebel (166, 266) und zwei Stützhebel (163, 164; 263, 264) aufweist.
Achse (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenhebel (166) um eine Achse (100) drehbar gelagert am Fahrzeugaufbau anbindbar ist, vorzugsweise in einer Fahrzeugmitte, und die beiden Stützhebel (163, 164) jeweils gelenkig an der Querblattfeder (50) angebunden sind.
Achse (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenhebel (166) in seiner Mitte drehbar gelagert in der Fahrzeugmitte am Fahrzeugaufbau anbindbar ist, wobei die beiden Stützhebel (163, 164) vorzugsweise eine gleiche Länge aufweisen und insbesondere symmetrisch zu einer Fahrzeugmitte jeweils gelenkig an der Querblattfeder (50) angebunden sind.
Achse (100) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querblattfeder (50) über wenigstens zwei außermittig angeordnete Lager (167, 267), vorzugsweise zwei symmetrisch zur Fahrzeugmitte angeordnete Lager (167, 267), am Fahrzeugaufbau anbindbar ist und die beiden Stützhebel (163, 164) jeweils gelenkig in Fahrzeugquerrichtung im Bereich dieser Lager (167, 267) an der Querblattfeder (50) angebunden sind.
Achse (200) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenhebel (266) um eine Achse (200) drehbar gelagert an der Querblattfeder (50) angebunden ist und die beiden Stützhebel (263, 264) jeweils gelenkig am Fahrzeugaufbau anbindbar sind.
Achse (200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenhebel (266) in seiner Mitte drehbar an der Querblattfeder (50) in der Fahrzeugmitte gelagert ist, wobei die beiden Stützhebel (263, 264) vorzugsweise eine gleiche Länge aufweisen und insbesondere symmetrisch zu einer Fahrzeugmitte jeweils gelenkig am Fahrzeugaufbau anbindbar sind.
Achse (100, 200) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querblattfeder (50) über wenigstens zwei außermittig angeordnete Lager (167, 267), vorzugsweise zwei symmetrisch zur Fahrzeugmitte angeordnete Lager, am Fahrzeugaufbau anbindbar ist und die beiden Stützhebel (263, 264) jeweils gelenkig in Fahrzeugquerrichtung im Bereich dieser Lager (167, 267) am Fahrzeugaufbau anbindbar sind.
Achse (100, 200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wattgestänge (160, 260) derart ausgebildet und in einem funktionsgemäßen Einbauzustand der Achse (100, 200) in einem zweispurigen Kraftfahrzeug derart mit dem Fahrzeugaufbau und der Querblattfeder (50) gekoppelt ist, dass der Zwischenhebel (166, 266) und die Stützhebel (163, 164; 263, 264) in derselben Ebene bewegbar sind.
Zweispuriges Kraftfahrzeug mit mindestens einer Achse, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.