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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blattfederanordnung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Blattfedern zur federnden Abstützung eines Radträgers an einem Kraftfahrzeug sind allgemein bekannt. Anwendung finden sie insbesondere bei Nutzfahrzeugen, zum Beispiel kleineren und größeren Lastkraftwagen. Gewöhnlich werden die Blattfedern am Kraftfahrzeug derart ausgerichtet angebracht, dass ihre Längserstreckung im Wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verläuft.
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Zur Verbesserung der Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs werden bevorzugt Blattfedern mit einer zweistufigen oder progressiven Federkennlinie eingesetzt. Derartige Blattfedern sind jedoch wegen der Verwendung von zum Beispiel Zusatzfedern zur Erzielung der zweistufigen oder progressiven Federkennlinie gewöhnlich recht schwer.
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Diesen Nachteil überwindende Blattfedern sind beispielsweise in den Druckschriften
DE 10 2013 107 889 A1 und
DE 10 2014 202 581 A1 beschrieben. Die offenbarten Blattfedern zeichnen sich im Wesentlichen durch eine verschiebungsfeste Lagerung ihrer beiden Federenden am Kraftfahrzeug sowie durch einen zwischen beiden Federenden wellenförmigen Verlauf eines oder zweier miteinander verbundener Federteile der Blattfeder mit einer unteren konvexen Wölbung und einer unteren konkaven Wölbung aus. Die beschriebenen Blattfedern bestehen zumindest teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial.
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Obwohl diese Blattfedern in Bezug auf ihr Gewicht und ihre Funktion (progressive Federkennlinie) Vorteile mit sich bringen, weisen sie jedoch einen relativ komplexen, aufwendig herzustellenden Aufbau sowie infolge ihrer Wellenform wenigstens einen relativ niedrig am Fahrzeugaufbau anzuordnenden Anlenk- bzw. Aufhängungspunkt eines ihrer beiden Federenden auf.
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Die
DE 209 302 A offenbart eine Fahrzeugblattfeder mit an den Enden angeordneten Schraubenfedern, welche in am Fahrzeuggestell schwingbar befestigten Gehäusen gelagert sind, in denen ein mit den Enden der Tragfeder verbundener Kolben geführt wird. Die, die Schraubenfedern umgebenden Gehäuse sind rings geschlossen und als Bremszylinder ausgebildet, wobei das zur Schmierung erforderliche Öl gleichzeitig als Bremsflüssigkeit verwendet wird. Die Blattfeder ist in Richtung der waagerecht angeordneten Schraubenfedern gerade eingespannt, so dass sie stets durch eine in horizontaler Richtung wirkende Kraft beansprucht ist, und die Schraubenfedern das Bestreben haben, die Blattfeder zu strecken.
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Die
AU 1921 000 298 B offenbart eine halbelliptische, laminierte Metallblattfeder, die an ihren Enden von Schäkeln getragen wird, wobei die Schäkel schwenkbar am Fahrzeugrahmen befestigt sind. Eine gebogen Metallblattfeder ist mit einem der Schäkel verbunden. Wenn diese Metallblattfeder mit einem Abschnitt an einer Vorderseite des Fahrzeugrahmens und mit einem anderen Abschnitt an dem besagten Schäkel befestigt ist, könne die Metallblattfeder Stöße am vorderen Fahrzeugrahmen absorbieren und gleichzeitig als Puffer für die halbelliptische Blattfeder wirken.
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Die
GB 278 701 A1 offenbart Mittel zum Verbinden von Aufhängungsfedern von Fahrzeugen mit dem Fahrzeugunterbau. Die Verbindung wird durch eine Mehrzahl von Blattfedern hergestellt, die vertikal angeordnet und mit einem Ende mit einem Längsträger des Fahrzeugunterbaus verbunden sind. Eine Öse der Aufhängungsfeder ist mit dem anderen Ende der Blattfedern verbunden.
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Die
AT 516 366 A1 befasst sich mit einer Feder für Radaufhängungen und einer solchen Radaufhängung. Die Feder hat einen länglichen Federkörper aus Verbundwerkstoff, der an beiden Längsenden ein gerolltes Auge aufweist. Über die Augen ist der Federkörper mit dem Fahrgestell des Lkw verbunden. Dazu sind Aufnahmevorrichtungen vorgesehen. Der Federkörper soll ein Verrutschen der Feder in Bezug auf die Achse stark vermindern bzw. vermeiden. Dazu wird vorgeschlagen, dass der mittlere Bereich des Federkörpers eine größere Basisdicke aufweisen soll als der Rest des Federkörpers und, dass im mittleren Bereich des Federkörpers eine Vertiefung vorgesehen ist.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Blattfederanordnung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs mit einer Blattfeder und Aufhängungsvorrichtungen zur Anbindung der Blattfeder am Kraftfahrzeugaufbau bereitzustellen, die wenige, einfach herzustellende Bauteile erfordert und leicht montierbar ist und bei Belastung eine progressive Federkennlinie aufweist. Zudem soll sie kompakt bauen, um beispielsweise eine größere Bodenfreiheit für das Kraftfahrzeug bereitstellen zu können. Darüber hinaus soll die Blattfederanordnung für die jeweilige technische Anwendung eine ausreichende Festigkeit und Robustheit gewährleisten und gleichzeitig ein geringes Gewicht aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Blattfederanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Aufgezeigt wird eine Blattfederanordnung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Blattfeder zur federnden Abstützung eines Radträgers des Kraftfahrzeugs, wobei die Blattfeder einen ersten Endabschnitt, einen hiervon ausgehenden Federungsabschnitt und einen sich hieran anschließenden zweiten Endabschnitt aufweist, wobei der Federungsabschnitt zur Aufnahme des Radträgers ausgebildet ist, ferner aufweisend eine erste Aufnahmevorrichtung, in welcher der erste Endabschnitt gelagert ist, und eine zweite Aufnahmevorrichtung, in welcher der zweite Endabschnitt gelagert ist, wobei beide Aufnahmevorrichtungen derart gestaltet sind, dass der jeweils zugehörige Endabschnitt um eine quer zur Längserstreckung der Blattfeder verlaufende Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei eine der beiden Aufnahmevorrichtungen derart elastisch verformbar ausgebildet ist, dass der erste Endabschnitt relativ zu dem zweiten Endabschnitt verschiebbar gehalten ist und in Abhängigkeit von einer Belastung durch vom Radträger eingeleitete Vertikalkräfte die elastisch verformbare Aufnahmevorrichtung auf die Blattfeder in ihrer Längserstreckung eine Zug- und/oder Druckkraft ausübt, wobei die erste Aufnahmevorrichtung an einem Kraftfahrzeugaufbau oder einem hiermit verbundenen Hilfsrahmen ortsfest gehalten ist.
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Erfindungsgemäß ist die eine elastisch verformbare Aufnahmevorrichtung im Einbauzustand der Blattfeder im Kraftfahrzeug bei einer Ausrichtung ihrer Längserstreckung im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs die in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs hintere, zweite Aufnahmevorrichtung, wobei die elastisch verformbare, zweite Aufnahmevorrichtung einen elastisch biegbaren Balken aufweist, an dem einenends der zugehörige Endabschnitt gelagert ist und der anderenends relativ zur anderen Aufnahmevorrichtung verschiebefest gehalten ist, wobei der elastische Balken aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist.
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Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale 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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Eine Blattfederanordnung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs weist eine Blattfeder zur federnden Abstützung eines Radträgers des Kraftfahrzeugs auf. Die Blattfeder weist ihrerseits einen ersten Endabschnitt (beinhaltend ein erstes Federende), einen hiervon ausgehenden Federungsabschnitt und einen sich hieran wiederum anschließenden zweiten Endabschnitt (beinhaltend ein zweites Federende) auf. Der Federungsabschnitt ist zur Aufnahme des Radträgers ausgebildet und weist beispielsweise eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Radträgers auf. Weiterhin weist die Blattfederanordnung eine erste Aufnahmevorrichtung, in welcher der erste Endabschnitt gelagert ist, und eine zweite Aufnahmevorrichtung auf, in welcher der zweite Endabschnitt gelagert ist. Beide Aufnahmevorrichtungen sind derart gestaltet, dass der jeweils zugehörige Endabschnitt um eine quer zur Längserstreckung der Blattfeder verlaufende Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Als Längserstreckung ist hierbei im Wesentlichen jene Richtung zu verstehen, in die sich die Blattfeder von einem Endabschnitt zum anderen Endabschnitt erstreckt. Wenigstens eine der beiden Aufnahmevorrichtungen ist derart elastisch verformbar ausgebildet, dass der erste Endabschnitt relativ zu dem zweiten Endabschnitt verschiebbar gehalten ist und in Abhängigkeit von einer Belastung durch vom Radträger eingeleitete Vertikalkräfte die elastisch verformbare Aufnahmevorrichtung auf die Blattfeder in ihrer Längserstreckung eine Zug- und/oder Druckkraft ausübt. Als Vertikalkraft ist in diesem Zusammenhang eine vom Radträger infolge von Ein- und Ausfederbewegungen im Wesentlichen quer zur Längserstreckung der Blattfeder eingeleitete Kraft auf die Blattfeder zu verstehen.
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Mit anderen Worten setzt die wenigstens eine elastisch verformbar ausgebildete Aufnahmevorrichtung aufgrund ihrer Elastizität der durch die Ein- und Ausfederbewegungen des Radträgers verursachten Längenänderung der Blattfeder infolge ihrer Durchbiegung, das heißt bei einer Relativverschiebung der beiden Endabschnitte in Längserstreckungsrichtung der Blattfeder zueinander, dieser Relativverschiebung eine Widerstandskraft entgegen. Die von der elastisch verformbaren Aufnahmevorrichtung auf die Blattfeder im Wesentlichen in ihrer Längserstreckung ausgeübte Widerstandskraft kann je nach Belastungszustand der Blattfeder und je nach Anordnung der elastisch verformbaren Aufnahmevorrichtung relativ zur Blattfeder bei allen in der jeweiligen technischen Anwendung möglichen Ein- und Ausfederbewegungen der Blattfeder entweder lediglich eine Zugkraft oder lediglich eine Druckkraft oder sowohl eine Zugkraft als auch eine Druckkraft sein.
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Es ist zu verstehen, dass die elastisch verformbare Aufnahmevorrichtung im Sinne dieser Erfindung derart ausgebildet ist, dass sie für die jeweilige technische Anwendung alle möglichen Längenänderungen der Blattfeder infolge von während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretenden Ein- und Ausfederbewegungen vollständig aufnehmen und vollständig ausgleichen kann, da anderenfalls die ordnungsgemäße Funktion der Blattfederanordnung nicht gewährleistet wäre.
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Mit steigender Belastung (Durchbiegung der Blattfeder) durch die vom Radträger eingeleiteten Vertikalkräfte nimmt auch die Längenänderung der Blattfeder zu, was wiederum eine Zunahme der von der elastischen Aufnahmevorrichtung ausgeübten Widerstandskraft gegen die Relativverschiebung der beiden Endabschnitte der Blattfeder zur Folge hat. Hierdurch wird mittels eines simplen Aufbaus eine progressive Federkennlinie der Blattfederanordnung erreicht. Da die elastisch verformbare Aufnahmevorrichtung die progressive Federkraft bewirkt, muss die Blattfeder in besonders vorteilhafter Weise nicht speziell an die erfindungsgemäße Blattfederanordnung angepasst werden. Es ist sogar möglich, eine herkömmliche Aufnahmevorrichtung einer herkömmlichen Blattfederanordnung durch die hierin beschriebene elastisch verformbare Aufnahmevorrichtung zu ersetzen, um eine progressive Federkennlinie wie bei der erfindungsgemäßen Blattfederanordnung zu erhalten. Es können somit auch bereits vorhandene herkömmliche Blattfederanordnungen in einfachster Weise durch Austausch der entsprechenden Aufnahmevorrichtung umgerüstet werden.
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Die erfindungsgemäße Blattfederanordnung erfordert wenige, einfach herzustellende Bauteile, ist leicht montierbar und baut zudem kompakt, da die Blattfeder einen im Wesentlichen herkömmlichen Verlauf aufweisen kann und nicht etwa wellenförmig ausgebildet sein muss, wie im eingangs beschriebenen Stand der Technik der Fall ist. Außerdem weist sie aufgrund der geringen Bauteilanzahl ein geringes Gewicht auf und erlaubt einen in Bezug auf den Kraftfahrzeugaufbau höher angeordneten Anbindungspunkt der Endabschnitte der Blattfeder im Vergleich zu den eingangs beschriebenen, bereits bekannten Blattfederanordnungen, was der Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs zugutekommt.
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Lediglich eine der beiden Aufnahmevorrichtungen ist elastisch verformbar ausgebildet. Da beide Aufnahmevorrichtungen in an sich bekannter Weise in einem verbauten Zustand der Blattfederanordnung am Kraftfahrzeug an einem Kraftfahrzeugaufbau oder an einem mit diesem verbundenen Hilfsrahmen befestigt sind, ist durch die nicht elastisch verformbare Aufnahmevorrichtung eine ortsstabile Lagerung der gesamten Blattfederanordnung am Kraftfahrzeugaufbau gewährleistet, wobei die Längenänderungen der Blattfeder bei Ein- und Ausfederbewegungen lediglich durch die eine elastisch verformbare Aufnahmevorrichtung aufgenommen bzw. ausgeglichen werden. Diese ist erfindungsgemäß im Einbauzustand der Blattfeder am Kraftfahrzeug bei einer Ausrichtung der Längserstreckung der Blattfeder im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs die in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gesehen hintere der beiden Aufnahmevorrichtungen, so dass Antriebs- und Bremskräfte vom Rad/Radträger über die vordere Anbindung an den Kraftfahrzeugaufbau mit möglichst kleinen Elastizitäten übertragen werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die elastisch verformbare Aufnahmevorrichtung einen elastisch biegbaren Balken aufweist, an dem einenends der zugehörige Endabschnitt der Blattfeder gelagert ist und der anderenends relativ zur anderen der beiden Aufnahmevorrichtungen verschiebefest gehalten ist. Die verschiebefeste Halterung des einen Endes des biegbaren Balkens relativ zur anderen Aufnahmevorrichtung kann beispielsweise durch eine orts- und momentenfeste Anbringung, zum Beispiel in Form einer Einspannung, am Kraftfahrzeugaufbau oder an einem mit diesem verbundenen Hilfsrahmen erfolgen, an welchem auch die andere Aufnahmevorrichtung im Einbauzustand der Blattfedervorrichtung befestigt sein kann. Da die Lagerung des einen Endabschnitts der Blattfeder an dem einen Ende des Balkens von dem Befestigungs- bzw. Einspannende des Balkens am Kraftfahrzeug beabstandet ist, erzeugt eine Längenänderung der Blattfeder infolge von Ein- und Ausfederbewegungen ein Biegemoment im elastisch biegbaren Balken, das der Längenänderung der Blattfeder die oben beschriebene Widerstandskraft entgegensetzt. Die Ausführung der elastisch verformbaren Aufnahmevorrichtung mittels des biegbaren Balkens stellt eine besonders einfach zu realisierende Bau- und Funktionsweise der Blattfederanordnung dar. Ein weiterer Vorteil der orts- und momentenfesten Anbringung des Balkens an dem Kraftfahrzeugaufbau oder an dem Hilfsrahmen ist darin zu sehen, dass sich so eine höhere Quersteifigkeit der betrefflichen Fahrzeugachse im Vergleich zu bisher bekannten Blattfederlösungen ergibt.
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Gemäß der Erfindung ist der elastisch biegbare Balken aus einem Faserverbundwerkstoff, beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet. Der elastisch biegbare kann auch aus einem Metallwerkstoff, beispielsweise einem Stahlwerkstoff, gebildet sein, wobei diese Ausgestaltung von dem Schutzumfang der Erfindung nicht umfasst ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Endabschnitt in der zugehörigen Aufnahmevorrichtung mittels eines Gummi-Metall-Lagerelements, zum Beispiel einer an sich bekannten Gummi-Metall-Buchse, elastisch gelagert. Ein derartiges Gummi-Metall-Lagerelement ist kostengünstig, bei der Bereitstellung seiner Funktion, insbesondere der schwenkbaren Lagerung des Endabschnitts an der entsprechenden Aufnahmevorrichtung, keinem Verschleiß unterworfen und wirkt zudem stoß- und geräuschdämpfend. Außerdem führt eine Verschwenkung des derart gelagerten Endabschnitts infolge der bei einer Längenänderung der Blattfeder auftretenden Relativbewegung der beiden Endabschnitte zueinander bei Ein- und Ausfederbewegungen der Blattfeder zu einer Torsion des Gummielements, zum Beispiel der Gummibuchse, und infolgedessen zu einem Torsionsmoment in dem Gummi-Metall-Lagerelement, dessen Rückstellkraft zusätzlich zur Widerstandskraft der elastisch verformbaren Aufnahmevorrichtung gegen die Längenänderung der Blattfeder wirkt. Die Gummibuchse hat mit ihrer Torsionssteifigkeit also einen Anteil an der Gesamtfedersteifigkeit.
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Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Endabschnitt in der zugehörigen Aufnahmevorrichtung momentenfrei gelagert ist. Hierzu können beispielsweise an sich bekannte Kugel- oder Gleitlager verwendet werden.
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Es kann zum Beispiel lediglich ein Endabschnitt der Blattfeder in der zugehörigen Aufnahmevorrichtung mittels des zuvor beschriebenen Gummi-Metall-Lagerelements gelagert sein oder auch beide Endabschnitte. Ebenso kann auch lediglich ein Endabschnitt der Blattfeder in der zugehörigen Aufnahmevorrichtung wie vorstehend beschrieben momentenfrei gelagert sein oder beide. Auch eine unterschiedliche Art der Lagerung beider Endabschnitte an der entsprechenden Aufnahmevorrichtung, zum Beispiel mittels Gummi-Metall-Lagerelement und Kugel- oder Gleitlager, ist möglich.
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Gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff, zum Beispiel einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, oder einem Metallwerkstoff, zum Beispiel einem Stahlmaterial, gebildet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen Zeichnungen zeigen schematisch:
- 1 in drei Seitenansichten A, B und C unterschiedliche Belastungszustände eines Ausführungsbeispiels einer Blattfederanordnung gemäß der Erfindung,
- 2 eine überlagerte Seitenansicht unterschiedlicher Belastungszustände eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Blattfederanordnung gemäß der Erfindung und
- 3 eine vergrößerte Detailansicht einer Aufnahmevorrichtung zur Lagerung eines Blattfederendes der Blattfederanordnung aus 2.
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In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 stellt schematisch in drei Seitenansichten A, B und C unterschiedliche Belastungszustände eines Ausführungsbeispiels einer Blattfederanordnung 1 für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) gemäß der Erfindung dar. Es ist hierbei zu verstehen, dass die Blattfederanordnung 1 an einem in 1 nicht dargestellten Kraftfahrzeug, zum Beispiel am Kraftfahrzeugaufbau oder an einem mit diesem verbundenen Hilfsrahmen, befestigt ist.
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Wie 1 zu entnehmen ist, weist die Blattfederanordnung 1 eine Blattfeder 2 zur federnden Abstützung eines Radträgers (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs auf. Die Blattfeder 2 kann aus einem geeigneten Faserverbundwerkstoff oder einem Metallwerkstoff gebildet sein. Die Blattfeder 2 weist einen ersten Endabschnitt 3, einen hiervon ausgehenden Federungsabschnitt 4 und einen sich hieran anschließenden zweiten Endabschnitt 5 auf, wobei zu verstehen ist, dass die Blattfeder 2 bevorzugt einstückig ausgebildet und aus demselben Material gefertigt ist. Der Federungsabschnitt 4 ist zur Aufnahme des Radträgers ausgebildet. Hierzu weist der Federungsabschnitt 4 zum Beispiel mittig eine Befestigungsvorrichtung 6 zur Befestigung des Radträgers an der Blattfeder 2 bzw. dem Federungsabschnitt 4 auf.
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1 ist weiterhin eine erste Aufnahmevorrichtung 7, in welcher der erste Endabschnitt 3 gelagert ist, und eine zweite Aufnahmevorrichtung 8, in welcher der zweite Endabschnitt 5 gelagert ist entnehmbar. Die beiden Aufnahmevorrichtungen 7 und 8 sind bei der Blattfederanordnung 1 so gestaltet, dass der jeweils zugehörige Endabschnitt 3 bzw. 5 um eine quer zur Längserstreckung 9 der Blattfeder 2 verlaufende Schwenkachse (nicht dargestellt), die in der Darstellung der 1 senkrecht zur Zeichenebene durch den Mittelpunkt der Lagerverbindung zwischen dem jeweiligen Endabschnitt 3 bzw. 5 und der zugehörigen Aufnahmevorrichtung 7 bzw. 8 verläuft, schwenkbar gelagert ist.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Blattfederanordnung 1 ist lediglich die zweite Aufnahmevorrichtung 8 derart elastisch verformbar ausgebildet, dass der erste Endabschnitt 3 relativ zu dem zweiten Endabschnitt 5 verschiebbar gehalten ist. Weiterhin ist die zweite Aufnahmevorrichtung 8 aufgrund ihrer elastischen Ausbildung in der Lage, in Abhängigkeit von einer Belastung durch vom Radträger eingeleitete Vertikalkräfte 10 auf die Blattfeder 2 im Wesentlichen in ihrer Längserstreckung 9 eine Zug- und/oder Druckkraft auszuüben. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Blattfederanordnung 1 kann die zweite Aufnahmevorrichtung 8 sowohl Zug- als auch Druckkräfte auf die Blattfeder 2 ausüben, wie nachfolgend noch ausführlicher erläutert werden wird.
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Die erste Aufnahmevorrichtung 7 ist ortsfest gehalten, beispielsweise am Kraftfahrzeugaufbau oder an einem mit diesem verbundenen Hilfsrahmen (nicht dargestellt).
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Die Blattfederanordnung 1 ist im Einbauzustand am Kraftfahrzeug mit ihrer Längserstreckung 9 im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet. Hierbei ist die lediglich eine elastisch ausgebildete zweite Aufnahmevorrichtung 8 der Blattfederanordnung 1 die in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gesehen hintere Aufnahmevorrichtung. Dementsprechend ist die erste Aufnahmevorrichtung 7 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Blattfederanordnung 1 in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vorne, das heißt, vor der zweiten Aufnahmevorrichtung 8 angeordnet.
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Wie 1 weiter zu entnehmen ist, weist die elastisch verformbare zweite Aufnahmevorrichtung 8 einen elastisch biegbaren Balken 11 auf, der aus einem elastisch verform- insbesondere biegbaren Faserverbundwerkstoff gebildet ist. Wie zu erkennen ist, ist an dem einen Ende des Balkens 11 der Endabschnitt 5 der Blattfeder 2 wie hierin beschrieben gelagert. Das andere gegenüberliegende Ende des Balkens 11 ist relativ zur ersten Aufnahmevorrichtung 7 verschiebefest gehalten, insbesondere am in 1 symbolisierten Fahrzeugaufbau 12 bzw. einem mit diesem verbundenen Hilfsrahmen des Kraftfahrzeugs orts- und momentenfest angebracht, zum Beispiel eingespannt.
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Bei der in 1 dargestellten Blattfederanordnung 1 sind beide Endabschnitte 3 und 5 jeweils in ihrer zugehörigen Aufnahmevorrichtung 7 bzw. 8 mittels eines Gummi-Metall-Lagerelements, insbesondere einer an sich bekannten Gummi-Metall-Buchse (nicht dargestellt), elastisch gelagert.
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1A stellt den voll ausgefederten Zustand der Blattfederanordnung 1 dar. Wie zu erkennen ist, weist die Blattfeder 2 in diesem Belastungszustand eine untere konvexe Wölbung auf, das heißt sie ist nach unten durchgebogen.
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1 B stellt den fahrfertigen Zustand der Blattfederanordnung 1 dar. Unter einem fahrfertigen Zustand ist hierin der Belastungszustand der Blattfederanordnung 1 zu verstehen, der sich bei einem unbeladenen Kraftfahrzeug, das lediglich mit zwei Personen besetzt ist, einstellt. Wie zu erkennen ist, weist die Blattfeder 2 in diesem Belastungszustand einen im Wesentlichen geradlinigen Verlauf auf.
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1C stellt den voll eingefederten Zustand der Blattfederanordnung 1 dar. Wie zu erkennen ist, weist die Blattfeder 2 in diesem Belastungszustand eine untere konkave Wölbung auf, das heißt sie ist nach oben durchgebogen.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein also Umschlagpunkt vorhanden, an welchem die Blattfeder 2 von einer Biegung in der Zeichnungsebene nach unten in eine Biegung in der Zeichnungsebene nach oben übergeht. Durch Variation dieses Umschlagpunktes lässt sich nun vorteilhaft bestimmen, ab wann die Blattfeder in die Progression übergeht.
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Die in den 1A, 1 B und 1C dargestellten Belastungszustände der Blattfederanordnung 1 werden durch vom Radträger über die Befestigungsvorrichtung 6 in die Blattfederanordnung 1 eingeleitete Vertikalkräfte 10 in an sich bekannter Weise hervorgerufen. Die hierdurch verursachte Durchbiegung der Blattfeder 2 führt zu einer Längenänderung der Blattfeder 2 in Bezug auf ihre Längserstreckung 9, das heißt zu einer Relativverschiebung der beiden Endabschnitte 3 und 5 in Längserstreckungsrichtung 9 der Blattfeder 2 zueinander.
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Da die erste Aufnahmevorrichtung 7 ortsfest zum Beispiel am Kraftfahrzeugaufbau gehalten ist, die zweite Aufnahmevorrichtung 8 mittels des elastisch biegbaren Balkens 11 elastisch verformbar ausgebildet ist, wird die Längenänderung der Blattfeder 2 bei Ein- und Ausfederbewegungen durch die zweite bzw. elastisch verformbare Aufnahmevorrichtung 8 vollständig aufgenommen und ausgeglichen. Hierzu verbiegt sich, wie in den 1A, 1 B und 1C zu erkennen ist, der Balken 11 unter Erzeugung eines Biegemoments elastisch.
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Insbesondere sei angenommen, dass der Balken 11 in dem in 1A dargestellten Zustand biegemomentfrei sei, er somit also kein Biegemoment erzeugt. In 1B wird der Balken 11 durch die Längenänderung der Blattfeder 2 bei der in 1B gezeigten Darstellung elastisch nach rechts bzw. außen gebogen und wirkt der Längenänderung der Blattfeder 2, in diesem Fall einer Vergrößerung des Abstands zwischen dem ersten Endabschnitt 3 und dem zweiten Endabschnitt 5, mit einer Widerstandskraft in Form einer von dem Balken 11 im Wesentlichen in Längserstreckungsrichtung 9 der Blattfeder 2 in diese eingeleiteten Druckkraft entgegen. In 1C wird der Balken 11 durch die Längenänderung der Blattfeder 2 bei der in 1C gezeigten Darstellung elastisch nach links bzw. innen gebogen und wirkt der Längenänderung der Blattfeder 2, in diesem Fall einer Verkürzung des Abstands zwischen dem ersten Endabschnitt 3 und dem zweiten Endabschnitt 5, daher mit einer Widerstandskraft in Form einer von dem Balken 11 im Wesentlichen in Längserstreckungsrichtung 9 der Blattfeder 2 in diese eingeleiteten Zugkraft entgegen. Der elastisch biegbare Balken 11 beeinflusst die Federkennlinie der Blattfeder 2 auf diese Weise im Sinne einer stärkeren Progression der Blattfederanordnung 1, da mit zunehmender Relativverschiebung der beiden Endabschnitte 3 und 5 zueinander die Auslenkung bzw. Biegung des Balkens 11 und damit das von diesem generierte Rückstellbiegemoment ebenfalls zunimmt.
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Wie aus 1 deutlich wird, wird der elastisch biegbare Balken 11 bei den möglichen Ein- und Ausfederbewegungen der Blattfeder 2 durch die hierdurch hervorgerufenen Längenänderungen der Blattfeder 2 um eine in 1A gezeigte mittlere, biegemomentfreie Neutrallage nach rechts (bei einer Vergrößerung des Abstands zwischen dem ersten Endabschnitt 3 und dem zweiten Endabschnitt 5 der Blattfeder 2) unter Erzeugung einer auf die Blattfeder 2 im Wesentlichen in ihrer Längserstreckungsrichtung 9 einwirkenden Druckkraft und nach links (bei einer Verkürzung des Abstands zwischen dem ersten Endabschnitt 3 und dem zweiten Endabschnitt 5 der Blattfeder 2) unter Erzeugung einer auf die Blattfeder 2 im Wesentlichen in ihrer Längserstreckungsrichtung 9 einwirkenden Zugkraft ausgelenkt. Die von dem aus der Neutrallage ausgelenkten Balken 11 erzeugten Druck- bzw. Zugkräfte rühren von dem Biegemoment her, das den elastisch biegbaren Balken 11 stets in seine biegemomentfreie Neutrallage zurückdrängt.
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2 stellt schematisch eine überlagerte Seitenansicht unterschiedlicher Belastungszustände eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Blattfederanordnung 13 gemäß der Erfindung dar. In diesem Beispiel stellt der obere, nahezu geradlinige Verlauf der Blattfeder 2 einen voll eingefederten Zustand der Blattfederanordnung 13 dar, der mittlere Verlauf der Blattfeder 2 mit einer leichten konvexen Wölbung nach unten stellt einen fahrfertigen Zustand der Blattfederanordnung 13 dar und der untere Verlauf der Blattfeder 2 mit einer großen konvexen Wölbung nach unten stellt einen voll ausgefederten Zustand der Blattfederanordnung 13 dar.
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Wie der Darstellung der 2 zu entnehmen ist, befindet sich der elastisch biegbare Balken 11 der zweiten Aufnahmevorrichtung 8 bei diesem Ausführungsbeispiel der Blattfederanordnung 13 im voll ausgefederten Zustand der Blattfederanordnung 13 (unterer Verlauf der Blattfeder 2) in einer biegemomentfreien Ausgangs- bzw. Neutrallage, wie sie von dem Balken 11 ebenfalls in der Darstellung der 1A der Blattfederanordnung 1 erreicht wird. Da diese Neutrallage des Balkens 11 jedoch bei dem Beispiel der in 2 dargestellten Blattfederanordnung 13 in ihrem voll ausgefederten Zustand, das heißt bei kürzestem Abstand zwischen dem ersten Endabschnitt 3 und dem zweiten Endabschnitt 5, erreicht wird und sich der Abstand zwischen dem ersten Endabschnitt 3 und dem zweiten Endabschnitt 5 in allen anderen Belastungszuständen im Vergleich zum voll ausgefederten Zustand der Blattfederanordnung 13 nur noch vergrößern kann, wird der elastisch biegbare Balken 11 der zweiten Aufnahmevorrichtung 8 bei der Blattfederanordnung 13 der 2 stets nur nach außen (in 2 nach rechts) gebogen. Hierbei wirkt der Balken 11 der Längenänderung der Blattfeder 2 infolge seines erzeugten Biegemoments, das den Balken 11 zurück in seine Ausgangs- bzw. Neutrallage drängt, stets nur in Form einer in die Blattfeder 2 im Wesentlichen in ihrer Längserstreckung 9 eingeleiteten Druckkraft entgegen.
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Eine hier nicht dargestellte weitere Ausführungsform einer Blattfederanordnung gemäß der Erfindung könnte auch dahingehend ausgeführt sein, dass die zweite (elastisch verformbare) Aufnahmevorrichtung 8 bei allen in der jeweiligen technischen Anwendung möglichen Ein- und Ausfederbewegungen der nicht dargestellten Blattfedervorrichtung stets nur eine Zugkraft in die Blattfeder 2 im Wesentlichen in ihrer Längserstreckungsrichtung 9 einleitet.
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Zum Beispiel könnte die Blattfeder 2 dieser nicht dargestellten Blattfederanordnung in ihrem voll ausgefederten Zustand einen im Wesentlichen geradlinigen Verlauf aufweisen, wie er in 1B für den fahrfertigen Zustand der Blattfederanordnung 1 gezeigt ist. Die elastisch verformbare zweite Aufnahmevorrichtung 8 wäre in diesem Fall derart relativ zur Blattfeder 2 angeordnet, dass der elastisch biegbare Balken 11 der elastisch verformbaren zweiten Aufnahmevorrichtung 8 sich in seiner biegemomentfreien Neutrallage befinden würde, wie er zum Beispiel in 1A für den voll ausgefederten Zustand der Blattfederanordnung 1 gezeigt ist. Eine von dem geradlinigen Verlauf der Blattfeder 2 der nicht dargestellten Blattfederanordnung ausgehende Einfederbewegung der Blattfeder 2 kann folglich nur zu einer Verkürzung des Abstands zwischen dem ersten Endabschnitt 3 und dem zweiten Endabschnitt 5 der Blattfeder 2 führen, das heißt die Blattfeder 2 wird bei der Einfederbewegung nach oben gebogen und weist eine konkave Wölbung nach unten auf wie in der Darstellung der 1C für die Blattfederanordnung 1 gezeigt ist, so dass der elastisch biegbare Balken 11 in Richtung der Federmitte der Blattfeder 2 gezogen wird und das hierbei entstehende Biegemoment im Balken 11, das diesen zurück in seine Neutrallage drängt, bei allen in der jeweiligen technischen Anwendung möglichen Ein- und Ausfederbewegungen der nicht dargestellten Blattfederanordnung stets nur eine Zugkraft in die Blattfeder 2 im Wesentlichen in ihrer Längserstreckungsrichtung 9 einleitet.
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Eine hier nicht dargestellte weitere Ausführungsform einer Blattfederanordnung gemäß der Erfindung könnte auch dahingehend ausgeführt sein, dass im voll eingefederten Zustand der Blattfeder 2 die beiden Enden des Balkens 11, also die orts- und momentenfreie Befestigung am Kraftfahrzeugaufbau oder an dem Hilfsrahmen und zum Endabschnitt 5 hin in Vertikalrichtung gesehen direkt übereinander angeordnet sind, wie dies z.B. anhand der 1A oder 2 (unterer Verlauf der Blattfeder 2) erkennbar ist. Eine solche Ausgestaltung kann die Belastungen im elastisch biegbaren Balken 11 reduzieren.
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3 stellt schematisch eine vergrößerte Detailansicht der elastisch verformbaren zweiten Aufhängungsvorrichtung 8 zur Lagerung des zweiten Endabschnitts 5 der Blattfeder 2 der Blattfederanordnung 13 aus 2 dar. In dieser Darstellung ist beispielhaft eine orts- und momentenfeste Anbringung des elastisch biegbaren Balkens 11 am Fahrzeugaufbau 12 gezeigt.
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Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Blattfederanordnung ist nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Blattfederanordnung in einer Radaufhängung zur federnden Abstützung eines Radträgers an einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Nutzfahrzeug wie beispielsweise Lastkraftwagen, verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blattfederanordnung
- 2
- Blattfeder
- 3
- Erster Endabschnitt
- 4
- Federungsabschnitt
- 5
- Zweiter Endabschnitt
- 6
- Radträgerbefestigungsvorrichtung
- 7
- Erste Aufnahmevorrichtung
- 8
- Zweite Aufnahmevorrichtung
- 9
- Längserstreckung von 2
- 10
- Vertikalkraft
- 11
- Elastisch biegbarer Balken
- 12
- Fahrzeugaufbau
- 13
- Blattfederanordnung
