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Die Erfindung betrifft ein Aufhängungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Bei Kraftfahrzeugen sind unterschiedlichste Aufhängungen für die Räder des Fahrzeugs bekannt. Man kann insbesondere zwischen der heutzutage bei Pkw fast ausschließlich genutzten Einzelradaufhängung und der hauptsächlich bei Hinterachsen von Nutzfahrzeugen verwendeten Starrachsaufhängung unterscheiden. Bei letzterer sitzen die beidseitigen Räder an einer einzigen durchgehenden Achse, die normalerweise über Blattfedern oder Lenker gegenüber dem Fahrzeugaufbau gefedert ist.
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Ein typischer Aufbau dieser Art ist eine so genannte Hotchkiss-Aufhängung, bei der eine durchgehende Achse beiderseits auf einzelnen Blattfedern bzw. Blattfeder-Paketen abgestützt ist, die sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken. Jede der Blattfedern ist an einem vorderen Ende schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau, bspw. einem Längsträger, verbunden. An einem hinteren Ende ist die Verbindung indirekt über Verbindungsarme bzw. Bügelelemente gegeben, die einerseits schwenkbar mit der Blattfeder und andererseits schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind. Derartige Verbindungsarme erstrecken sich normalerweise in etwa senkrecht. Ihre Aufgabe besteht darin, bei der Verformung der Blattfeder einen Längenausgleich zu ermöglichen.
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Aufgrund der Beweglichkeit zwischen gefederter und ungefederter Masse neigt jedes Fahrzeug dazu, bei einer Belastung, die beiderseits des Fahrzeugs ungleichmäßig wirkt, eine Wankbewegung (d. h. eine Drehung um die Längsachse des Fahrzeugs, manchmal auch als Rollbewegung bezeichnet) auszuführen. Ein typisches Beispiel hierfür ist eine Kurvenfahrt, bei der auf die Aufhängung der kurvenäußeren Räder eine höhere Belastung einwirkt. Um die Wankbewegung in Grenzen zu halten, ist bei Starrachsaufhängungen normalerweise ein Stabilisator mit der Starrachse verbunden. Ein solcher Stabilisator wirkt hierbei als Torsionsfeder und weist normalerweise einen sich in Querrichtung erstreckenden Torsionsabschnitt und zwei sich seitlich daran anschließende Armabschnitte auf, die sich in etwa in Längsrichtung erstrecken und am Fahrzeugaufbau befestigt sind. Die Befestigung an der Starrachse sowie am Fahrzeugaufbau erlaubt hierbei jeweils ein Schwenken um die Querachse. Bei gleichseitigem Einfedern schwenkt der Stabilisator einfach mit und überträgt keinerlei Kräfte. Bei ungleichseitigem Einfedern wirkt allerdings ein Torsionsmoment auf den Torsionsabschnitt, wodurch eine der Wankbewegung entgegenwirkende Rückstellkraft entsteht. Oftmals setzen die Arme des Stabilisators nicht direkt am Fahrzeugaufbau an, sondern über Koppelstangen, die mit dem Stabilisator einerseits und mit dem Fahrzeugaufbau andererseits schwenkbar verbunden sind.
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Die
CN 203019999 U zeigt eine Hinterachsaufhängung für ein Kraftfahrzeug, bei der eine Achse beidseitig über Federanordnungen mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Jede Federanordnung umfasst ein Federpaket aus mehreren Blattfedern, das an einem Ende schwenkbar unmittelbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist und am gegenüberliegenden Ende über einen sich aufwärts erstreckenden Verbindungsarm mittelbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Des Weiteren ist ein Torsionsabschnitt eines Stabilisators schwenkbar mit der Achse verbunden, wobei von dem Torsionsabschnitt beiderseits Arme ausgehen, die mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind.
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Die
CN 104002632 A offenbart eine Hinterachsaufhängung für ein Kraftfahrzeug, bei welcher beidseitig einer Achse einzelne Blattfedern vorgesehen sind, die an einem Ende unmittelbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind und am anderen Ende über aufwärts verlaufende Verbindungsarme mittelbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind. An ihrer Unterseite ist ein Stabilisator schwenkbar an der Achse angeordnet, wobei zwei von einem Torsionsabschnitt ausgehende Arme des Stabilisators über aufwärts verlaufende Koppelstangen mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind.
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Aus der
DE 600 10 694 T2 ist ein Antirollstabilisierungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine Achse über als Blattfedern ausgebildete Aufhängungsarme an einem Fahrzeugaufbau befestigt ist, wobei die Aufhängungsarme an einem Ende über eine Schwenkachse mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind und an einem anderen Ende über eine Luftfeder. Zur Stabilisierung des Rollverhaltens ist vorgesehen, dass eine Antirolleinrichtung mit beiden Aufhängungsarmen verbunden ist, wobei die Verbindung im Bereich der Schwenkachse gegeben ist. Es kann sich bei der Antirolleinrichtung bspw. um ein Rohr handeln, das um die Schwenkachse herum angeordnet ist und bei unterschiedlichem Einfedern der Aufhängungsarme tordiert wird.
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Die
JP 5586443 B2 zeigt eine Hinterradaufhängung, bei der eine Fahrzeugachse über Blattfeder-Pakete mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Des Weiteren ist ein Stabilisator vorgesehen, dessen Arme im Bereich der Fahrzeugachse über Verbindungselemente mit den Federpaketen verbunden sind, während ein sich zwischen den Armen erstreckender Mittelabschnitt über aufwärts verlaufende Koppelstangen mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Der Mittelabschnitt umfasst hierbei zwei Teile, die über eine pneumatische gesteuerte Kopplungseinrichtung entweder gekoppelt werden können, so dass der Stabilisator wirkt, oder entkoppelt werden können, so dass die Stabilisatorwirkung aufgehoben ist.
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Die
CN 201140659 Y zeigt eine Hinterachsaufhängung, bei der die Fahrzeugachse an zwei übereinander angeordnete Federpakete gekoppelt ist, die jeweils einzeln an den Fahrzeugaufbau angebunden sind. Bei geringfügigem Einfedern erfolgt hauptsächlich eine Verformung eines der Federpakete, während das andere Federpaket erst bei stärkerem Einfedern wirkt und so für ein stark nichtlineares Federverhalten sorgt. Hierdurch soll u.a. auch die Rollstabilität verbessert werden. Eine ähnliche Aufhängung ist aus der
CN 204196632 U bekannt.
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Die
CN 101175651 B offenbart eine Aufhängung für eine Kraftfahrzeugachse mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Blattfeder, einem an der Fahrzeugachse angeordneten Achssitz, einer Befestigungsfläche für eine Klammerbaugruppe, die in Längsrichtung gegenüber der Fahrzeugachse versetzt ist, und einem Befestigungsmittel zum Befestigen eines Federsitz-Abschnitts an der Befestigungsfläche, so dass der Federsitz-Abschnitt asymmetrisch bezüglich einer Mittellinie der Fahrzeugachse angeordnet ist.
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In der
US 4,061,364 A ist eine Fahrzeugfederung gezeigt, bei der eine Fahrzeugachse über Blattfeder-Pakete mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Die vorderseitige Anbindung erfolgt hierbei über eine Aufhängungsbaugruppe, bei der ein endseitiges Auge der Feder zwischen zwei elastischen Aufnahmen aufgenommen ist. Bei Auftreten von seitlichen Kräften kann die Feder unter elastischer Verformung der Aufnahmen seitlich verschoben werden, wodurch ein begrenztes Eigenlenken der hinteren Achse erreicht wird.
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Die
EP 0 579 183 A1 zeigt eine pendelgefederte Doppelachse eines mehrachsigen Nutzfahrzeuges. Hierbei ist eine Blattfederaufhängung mit einer zweistufigen Parabel- oder Trapezfeder vorgesehen. Bei unbeladenem Fahrzeug wird nur die erste Stufe der Parabel- oder Trapezfeder wirksam. Ihre Federsteifigkeit ist für das unbeladene Nutzfahrzeug ausgelegt, während die zweite Stufe der Parabel- oder Trapezfeder bei beladenem Fahrzeug wirksam ist.
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Die
EP 2 050 594 A1 offenbart eine Aufhängung, die insbesondere zur Kombination mit pneumatischen Federungen vorgesehen ist. Ein als Blattfeder ausgebildeter Arm ist einerseits schwenkbar am Fahrzeugaufbau befestigt und andererseits an einer Luftfeder. Dazwischen ist eine Fahrzeugachse an dem Arm befestigt. Um eine Rollstabilisierung bei platzsparender Bauweise zu erreichen, ist im Bereich der Fahrzeugachse ein Stabilisator vorgesehen, der schwenkbar am Fahrzeugaufbau gelagert ist und dessen Arme über Koppelstangen mit der Fahrzeugachse verbunden sind.
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Aus der
GB 984,669 A ist eine Hinterachsaufhängung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der die Achse beiderseits über Blattfeder-Anordnungen am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Jede Blattfeder-Anordnung weist eine Hauptfeder sowie eine Versteifungsfeder auf, wobei Letztere nur bei stärkerem Einfedern wirksam ist. Jeweils oberhalb der Federn setzen an der Achse kombinierte Feder-Dämpfer-Elemente an, die mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind, und die eine konstante Länge einhalten sollen.
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Die
US 4,004,826 A zeigt ein Blattfeder-Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug, bei dem eine Fahrzeugachse über ein Blattfeder-Paket mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist. An einem hinteren Ende ist hierbei eine unmittelbare Anbindung der Blattfeder an einen Längsträger gegeben, während sie am vorderen Ende über einen seitlich vom Längsträger abstehenden Trägerarm gegeben ist. Bei einer Kurvenfahrt, bei der seitliche Kräfte über das Rad auf die Feder wirken, wird der Trägerarm seitlich ausgelenkt, was zu einem Eigenlenken der Achse führt.
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Ein ähnliches Eigenlenkverhalten wird bei der
US 2003/0098565 A1 angestrebt. Hierbei sind Blattfedern, die zur Federung einer Fahrzeugachse dienen, an einem hinteren Ende derart am Fahrzeugaufbau befestigt, dass eine longitudinale, aber keine transversale Beweglichkeit gegeben ist, während am vorderen Ende auch eine transversale Bewegung möglich ist, bspw. dadurch, dass die Federn dort über gummielastische Aufnahmen am Fahrzeugaufbau befestigt sind. Auch hierbei kann die Vorderseite der Feder bei Auftreten von seitlichen Kräften seitlich ausweichen, was zu dem gewünschten Eigenlenken führt.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Wankstabilisierung bei Aufhängungssystemen mit einer über Blattfedern aufgehängten, durchgehenden Achse noch Raum für Verbesserungen. Dies betrifft insbesondere die Möglichkeit, die eine verbesserte Integration von Komponenten zur Wankstabilisierung erreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optimiertes System zur Wankstabilisierung bei einer über Blattfedern aufgehängten, durchgehenden Achse zur Verfügung zu stellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Aufhängungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird ein Aufhängungssystem zur Verfügung gestellt. Es versteht sich, dass es sich hierbei um eine Aufhängung handelt, die insbesondere für Kraftfahrzeuge wie Lkw oder Pkw vorgesehen ist. Allerdings ist auch bspw. eine Anwendung für Anhänger möglich.
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Das Aufhängungssystem weist eine Fahrzeugachse und zwei Federanordnungen auf. Die Fahrzeugachse, die normalerweise durchgehend ausgebildet ist, dient selbstverständlich zur drehbaren Aufnahme von Rädern, während jede der Federanordnungen dazu dient, die Fahrzeugachse derart abzustützen, dass ein Einfedern möglich ist. Hierbei weist jede Federanordnung eine sich entlang einer Fahrzeug-Längsachse (X-Achse) erstreckende Blattfedereinheit auf, welche die Fahrzeugachse trägt und die an einem ersten Ende über eine erste Schwenkachse mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Die Blattfedereinheit umfasst wenigstens eine Blattfeder, deren Form im Rahmen der Erfindung unterschiedlich ausgestaltet sein kann, bspw. halbelliptisch, parabelförmig, wellenförmig etc. Normalerweise verlaufen die Blattfedereinheiten in etwa in Richtung der Längsachse des Fahrzeugs. Bei dem Fahrzeugaufbau kann es sich insbesondere um ein Chassis und/oder eine Karosserie des Fahrzeugs handeln. Jede der Blattfedereinheiten trägt die Fahrzeugachse, d. h. die Fahrzeugachse stützt sich wenigstens indirekt an den Blattfedereinheiten ab (bzw. umgekehrt).
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Weiterhin weist jede Federanordnung einen Verbindungsarm auf, der über eine zweite Schwenkachse mit einem zweiten Ende der Blattfedereinheit und über eine dritte Schwenkachse mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Es können bei jeder Federanordnung auch mehrere Verbindungsarme vorgesehen sein bzw. der eine Verbindungsarm kann mehrteilig ausgebildet sein. Jeder der Verbindungsarme ist bevorzugt in sich starr ausgebildet. In jedem Fall ist durch den jeweiligen Verbindungsarm eine Beweglichkeit des zweiten Endes der Blattfedereinheit gegenüber dem Fahrzeugaufbau gegeben. D. h., während das erste Ende zumindest im Wesentlichen gegenüber dem Fahrzeugaufbau positionsfest ist und nur um die erste Achse schwenken kann, kann sich das zweite Ende aufgrund der indirekten Anbindung über den Verbindungsarm gegenüber dem Fahrzeugaufbau verschieben. Hierdurch ist es möglich, beim Einfedern der Blattfedereinheit deren Verformung auszugleichen. Bspw. wird eine halbelliptische Blattfeder beim Einfedern gestreckt, so dass sich der Abstand der beiden Enden vergrößert. Normalerweise erstrecken sich die erste, zweite und dritte Schwenkachse parallel zur Querachse (Y-Achse) des Fahrzeugs. Hierbei finden die Bewegungen der jeweiligen Federanordnung innerhalb der X-Z-Ebene statt. Der grundsätzliche Aufbau des Aufhängungssystems entspricht einer Hotchkiss-Aufhängung.
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Erfindungsgemäß sind die Federanordnungen durch ein mit ihnen verbundenes Stabilisatorelement zur Erzeugung einer Rückstellkraft bei ungleichseitigem Einfedern aneinander gekoppelt. Als ungleichseitiges Einfedern wird hierbei selbstverständlich ein Einfedern bezeichnet, bei dem eine Federanordnung stärker einfedert als die andere, was bspw. bei einer Kurvenfahrt der Fall ist. Um die Rückstellkraft zu erzeugen, muss das Stabilisatorelement selbstverständlich wenigstens teilweise elastisch ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann es wenigstens teilweise aus Federstahl oder faserverstärktem Kunststoff gefertigt sein. Die Rückstellkraft wirkt dem ungleichseitigen Einfedern entgegen. Streng genommen handelt es sich hierbei selbstverständlich um ein Kräftepaar, wobei eine Kraft auf der stärker einfedernden Seite ausfedernd wirkt und die andere Kraft auf der schwächer einfedernden Seite einfedernd wirkt. Das Stabilisatorelement wirkt also insoweit stabilisierend, als es einer Wankbewegung des Fahrzeugs entgegenwirkt. Es ist hierbei mit beiden Federanordnungen verbunden und führt somit eine Wechselwirkung derselben herbei. Die Federanordnungen sind also durch das Stabilisatorelement aneinander gekoppelt. Da die Verbindung mit den Federanordnungen gegeben ist, kommt es zu keiner Verformung des Stabilisatorelements, wenn beide Federanordnungen sich gleichartig bewegen. Verändert sich allerdings die Relativposition der Federanordnungen zueinander, wird das Stabilisatorelement verformt, was zur Rückstellkraft führt. Die elastische Verformung des Stabilisatorelements, die die Rückstellkraft erzeugt, kann insbesondere eine Streckung, Stauchung, Biegung und/oder Torsion sein.
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Ebenfalls erfindungsgemäß ist das Stabilisatorelement im Bereich der Verbindungsarme mit den Federanordnungen verbunden. D. h. die Verbindung ist entweder unmittelbar an den Verbindungsarmen oder in deren Nähe gegeben. Üblicherweise sind sowohl die Verschiebungsbewegungen als auch die Schwenkbewegungen der Federanordnungen im Bereich der Verbindungsarme relativ groß, bspw. größer als am ersten Ende. Daher ist bei ungleichseitigem Einfedern auch der Unterschied der Relativpositionen zueinander hier am größten.
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Um eine gewünschte Rückstellkraft zu erzeugen, muss ein Stabilisatorelement somit eine geringere Steifigkeit aufweisen, was bei einem bestimmten Material (bspw. Federstahl) normalerweise bedeutet, dass das Stabilisatorelement materialsparender und leichter ausgebildet sein kann. Auch ist es vorteilhaft, dass das Stabilisatorelement von der Fahrzeugachse beabstandet ist, was die bauliche Integration erleichtert.
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Bevorzugt ist das Stabilisatorelement durch ein ungleichseitiges Einfedern tordierbar, d. h. die Rückstellkraft ist wenigstens teilweise durch eine Torsion des Stabilisatorelements erzeugbar. Eine solche Torsion kann ggf. von anderen Verformungen wie einer Biegung, einer Streckung oder Stauchung begleitet sein.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Stabilisatorelement mit den Verbindungsarmen verbunden. Unter Umständen kann dies die Befestigung des Stabilisatorelements vereinfachen, da sich die Verbindungsarme im Gegensatz zu den Blattfedereinheiten normalerweise beim Einfedern nicht verformen, sondern nur um die dritte Schwenkachse schwenken. Hierbei kann die Art (Torsion, Biegung etc.) und das Ausmaß der Verformung des Stabilisatorelements durch die Befestigungsposition an den Verbindungsarmen beeinflusst werden.
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Bevorzugt ist das Stabilisatorelement im Bereich der dritten Schwenkachse mit den Verbindungsarmen verbunden. In diesem Bereich ist die Verschiebung der Verbindungsarme zueinander gering und es kommt hauptsächlich zu einer Torsion des Stabilisatorelements. Besonders bevorzugt kann das Stabilisatorelement die dritte Schwenkachse umgebend angeordnet sein. Die dritte Schwenkachse kann auch mit einer Symmetrieachse des Stabilisatorelements identisch sein.
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Insbesondere ist es hierbei möglich, dass die Verbindungsarme über das Stabilisatorelement schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Stabilisatorelement drehfest bezüglich der dritten Schwenkachse mit den Verbindungsarmen verbunden. Dies ist namentlich dann sinnvoll, wenn die Rückstellkraft auf einer Torsion beruhen soll, die bezüglich der dritten Schwenkachse stattfindet. In Richtung der dritten Schwenkachse kann das Stabilisatorelement hierbei ggf. relativ zu den Verbindungsarmen beweglich sein, zumindest in begrenztem Maße.
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Weiterhin bevorzugt ist das Stabilisatorelement starr mit den Verbindungsarmen verbunden. Einerseits ist eine solche starre Verbindung ggf. mechanisch einfacher zu realisieren und es gibt keine Verbindungsstelle, an der Reibung auftreten kann, die ggf. mit Verschleiß oder unerwünschten Vibrationen einhergehen kann. Zum anderen ist es aber auch im Hinblick auf eine effektive Kopplung und Kraftübertragung von einem Verbindungsarm zum anderen vorteilhaft, wenn die jeweilige Verbindung starr ausgebildet ist. Sie kann formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig sein. Prinzipiell können sogar die Verbindungsarme und das Stabilisatorelement einstückig gefertigt sein. Ob dies sinnvoll ist, hängt allerdings u.a. von den zu erwartenden mechanischen Beanspruchungen im Einzelfall ab.
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In jedem Fall ist es bevorzugt, dass das Stabilisatorelement einstückig ausgebildet ist. Es kann sich hierbei bspw. um eine Stange handeln, die die beiden Federanordnungen miteinander verbindet. Der Querschnitt einer solchen Stange kann bspw. kreisförmig oder polygonal (quadratisch etc.) sein. Die Stange kann als Vollprofil oder Hohlprofil ausgebildet sein. Bei der oben erwähnten Ausgestaltung, bei der das Stabilisatorelement die dritte Schwenkachse umgibt, kann z.B. eine Symmetrieachse bzw. die Längsachse der Stange mit der dritten Schwenkachse übereinstimmen. In jedem Fall ist eine einstückige Ausgestaltung im Hinblick auf die Fertigung sowie auf die Stabilität des Bauteils und die Übertragung von Kräften zwischen den beiden Federanordnungen vorteilhaft. In diesem Zusammenhang gilt das Stabilisatorelement auch dann als einstückig, wenn an seinen Enden im Bereich der jeweiligen Federanordnungen separat gefertigte Verbindungselemente (z. B. Schrauben, Nieten, Klammern etc.) vorhanden sind, deren Funktion nur darin besteht, ein von einer Federanordnung zur anderen Federanordnung durchgehendes Stabilisatorelement mit den Federanordnungen zu verbinden.
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Wie bereits oben erwähnt, kann jede Blattfedereinheit eine oder mehrere Blattfedern umfassen. Mehrere Blattfedern können hierbei eines oder mehrere Federpakete bilden. Allerdings kann insbesondere die Blattfedereinheit durch eine einzelne Blattfeder gebildet sein. Dies steht im Gegensatz zu Lösungsversuchen im Stand der Technik, bei denen über mehrere Blattfedern, die insgesamt ein nichtlineares Federverhalten bewirken, versucht wird, ein übermäßiges einseitiges Einfedern zu verhindern und so Einfluss auf die Wankbewegung des Fahrzeugs zu nehmen. Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehen Stabilisatorelements ist ein übermäßiges einseitiges Einfedern unwahrscheinlich.
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Wenngleich die erste, zweite und dritte Schwenkachse im Allgemeinen nur dazu dienen sollen, die beschriebenen Schwenkbewegungen zu erlauben, ist dennoch zu beachten, dass durch diese Achsen auch Vibrationen von der Fahrzeugachse über die Federanordnungen zum Fahrzeugaufbau übertragen werden könnten. Um diesen Effekt zu minimieren, ist bevorzugt an wenigstens einer Schwenkachse eine Gummi-Metall-Buchse angeordnet. Bei einem typischen Aufbau einer solchen Buchse ist eine innere Metallhülse konzentrisch von einer äußeren Metallhülse umgeben, wobei der Zwischenraum zwischen den Metallhülsen zumindest teilweise durch ein gummielastisches Element ausgefüllt ist. Neben derartigen konventionellen Gummi-Metall-Buchsen können auch sogenannte Hydrobuchsen verwendet werden, bei denen zwischen der inneren und äußeren Metallhülse abgesehen von dem elastischen Element auch eine oder mehrere miteinander verbundene Kammern vorgesehen sind, in denen eine Flüssigkeit eingeschlossen ist.
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Wie bereits oben dargestellt, erstrecken sich die Blattfedereinheiten in Längsrichtung des Fahrzeugs. Hierbei ist es bevorzugt, wenn das erste Ende in Fahrtrichtung vor dem zweiten Ende angeordnet ist. Mit anderen Worten, das erste Ende ist der Fahrzeugfront zugewandt und das hintere Ende dem Fahrzeugheck.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Aufhängungssystems;
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2 eine Draufsicht des Aufhängungssystems aus 1; sowie
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3 eine rückwärtige Ansicht des Aufhängungssystems aus 1.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 bis 3 zeigen verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Aufhängungssystems 1, das für ein Kraftfahrzeug bspw. für einen Lkw oder Kleintransporter verwendet werden kann. Eine als Starrachse ausgebildete Fahrzeugachse 2, die sich parallel zur Y-Achse erstreckt, ist über Zwischenelemente 3 an zwei sich im Wesentlichen in Richtung der X-Achse erstreckenden Blattfedern 5 befestigt. Diese Blattfedern 5 sind Bestandteil von Federanordnungen 4, über welche die Fahrzeugachse 1 federnd an einem (nicht dargestellten) Fahrzeugaufbau, bspw. einem Fahrzeugrahmen, befestigt ist. Die Blattfedern 5, die im vorliegenden Beispiel als halbelliptische Federn ausgebildet sind, können insbesondere aus Federstahl oder ggf. aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sein. Selbstverständlich sind endseitig an der Fahrzeugachse 2 Räder drehbar angeordnet, die hier ebenfalls nicht dargestellt sind. Die Blattfedern 5 bilden vorliegend Blattfedereinheiten, die alternativ auch als Pakete von mehreren Blattfedern ausgebildet sein könnten.
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Insofern, als die beiden Federanordnungen 4 gleichartig bzw. symmetrisch zueinander aufgebaut sind, wird nachfolgend nur eine Federanordnung 4 beschrieben.
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An einem ersten Ende 5.1, das in einer Fahrtrichtung D vorne liegt, ist die Blattfeder 5 über eine Gummi-Metall-Buchse 6 um eine erste Schwenkachse A schwenkbar am Fahrzeugaufbau gelagert. Die Gummi-Metall-Buchse 6 umfasst eine innere Metallhülse und eine äußere Metallhülse, zwischen denen zumindest teilweise ein gummielastisches Material angeordnet ist. Die Funktion der Gummi-Metall-Buchse 6 besteht vornehmlich darin, zu verhindern, dass Vibrationen von der Fahrzeugachse 2 bzw. der Blattfeder 5 in Richtung des Fahrzeugaufbaus übertragen werden.
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An einem zweiten Ende 5.2, das in der Fahrtrichtung D gesehen hinten liegt, ist die Blattfeder 5 über eine weitere Gummi-Metall-Buchse 7 mit sich aufwärts erstreckenden Verbindungsarmen 8 verbunden, wobei eine Schwenkbarkeit um eine zweite Schwenkachse B gegeben ist. Die Verbindungsarme 8 können im Wesentlichen starr sein und bspw. aus Stahl bestehen. Auch hier besteht die Funktion der Gummi-Metall-Buchse 7 hauptsächlich in einer Dämpfung der möglicherweise entstehenden Vibrationen.
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Beispielhaft sind für jede der Blattfedern 5 zwei separate Verbindungsarme 8 vorgesehen, die beiderseits der Blattfeder 5 angeordnet sind. Es könnte stattdessen aber auch ein einzelner Verbindungsarm eingesetzt werden bzw. die beiden Verbindungsarme 8 könnten miteinander über eine Querverbindung verbunden sein.
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Des Weiteren sind die Verbindungsarme 8 über eine dritte Schwenkachse C schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden.
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Insgesamt erlauben die Verbindungsarme 8 eine Bewegung des zweiten Endes 5.2 der Blattfeder 5 innerhalb der X-Z-Ebene, genauer gesagt eine Rotation um die dritte Schwenkachse C, wodurch die Verformung der Blattfeder 5 beim Einfedern ausgeglichen werden kann. Es versteht sich, dass sich beim Einfedern der Abstand des ersten Endes 5.1 und des zweiten Endes 5.2 vergrößert, was dadurch ausgeglichen wird, dass der Verbindungsarm 8 entgegen der Fahrtrichtung D nach hinten schwenkt (also in 1 gegen den Uhrzeigersinn).
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Um übermäßige Wankbewegungen (also Drehungen um die X-Achse) des Fahrzeugs zu verhindern, sind die beiden Federanordnungen 4 über ein Stabilisatorelement 9 aneinander gekoppelt. Dieses Stabilisatorelement 9 ist als Stange mit kreisförmigem Querschnitt z.B. aus Federstahl ausgebildet und mit den Verbindungsarmen 8 beider Federanordnungen 4 starr verbunden. Die Verbindung ist hierbei im Bereich der dritten Schwenkachse C gegeben, wobei die dritte Schwenkachse C das Stabilisatorelement 9 durchquert und mit dessen Längsachse bzw. Symmetrieachse übereinstimmt. Genauer gesagt, sind die Verbindungsarme 8 im vorliegenden Fall über das am Fahrzeugaufbau schwenkbar gelagerte Stabilisatorelement 9 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden.
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Werden die beiden Federanordnungen 4 gleich belastet, also z.B. durch die Beladung des Fahrzeugs oder durch das Überqueren einer sich über die gesamte Fahrzeugbreite erstreckende Bodenwelle, verändert sich die Relativposition der beiderseitigen Verbindungsarme 8 zueinander nicht. Somit tritt auch keine Verformung des Stabilisatorelements 9 auf, und dieses überträgt keine Kraft. Das Federverhalten wird somit nur durch die jeweiligen Blattfedern 5 bestimmt.
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Werden allerdings die beiden Federanordnungen 4 ungleich belastet, wie bspw. bei einer Kurvenfahrt oder bei einer einseitigen Bodenwelle, so kommt es zu einem ungleichseitigen Einfedern, das mit einer Wankbewegung einhergeht. Die beidseitigen Verbindungsarme 8 der beiden Federanordnungen 4 nehmen beim ungleichseitigen Einfedern unterschiedliche Winkelstellungen bezüglich der dritten Schwenkachse C ein. Dies führt dazu, dass das Stabilisatorelement 9 tordiert wird und aufgrund seiner Elastizität eine Rückstellkraft (bzw. ein Kräftepaar) auf die Verbindungsarme 8 ausübt, die der Wankbewegung entgegenwirkt. Somit wird die Wankstabilität des Fahrzeugs nicht nur durch die Blattfedern 5, sondern insbesondere auch durch das Stabilisatorelement 9 beeinflusst.
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Im vorliegenden Fall ist das Stabilisatorelement 9 starr mit den Verbindungsarmen 8 verbunden. Es ist allerdings klar, dass die beschriebene Funktion auch dann erfüllt werden kann, wenn die Verbindung nicht völlig starr, sondern nur drehfest bezüglich der dritten Schwenkachse C ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufhängungssystem
- 2
- Fahrzeugachse
- 3
- Zwischenelement
- 4
- Federanordnung
- 5
- Blattfeder
- 5.1
- erstes Ende
- 5.2
- zweites Ende
- 6, 7
- Gummi-Metall-Buchse
- 8
- Verbindungsarm
- 9
- Stabilisatorelement
- A, B, C
- Schwenkachse
- X
- X-Achse
- Y
- Y-Achse
- Z
- Z-Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 203019999 U [0005]
- CN 104002632 A [0006]
- DE 60010694 T2 [0007]
- JP 5586443 B2 [0008]
- CN 201140659 Y [0009]
- CN 204196632 U [0009]
- CN 101175651 B [0010]
- US 4061364 A [0011]
- EP 0579183 A1 [0012]
- EP 2050594 A1 [0013]
- GB 984669 A [0014]
- US 4004826 A [0015]
- US 2003/0098565 A1 [0016]
