DE102017221776B4

DE102017221776B4 - Längs-Blattfedervorrichtung mit Zusatz-Federungseinheit

Info

Publication number: DE102017221776B4
Application number: DE102017221776.6A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang David; Paul Zandbergen; Ralf Hintzen; Thomas Gerhards; Marc Simon; Friedrich Wolf-Monheim
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2022-09-15
Anticipated expiration: 2037-12-05
Also published as: DE102017221776A1; US10933708B2; CN109866567A; US20190168560A1

Abstract

Längs-Blattfedervorrichtung (10) zur Federung einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, aufweisend- eine länglich ausgebildete Blattfedereinheit (12),- eine Kopplungsvorrichtung (16) zur mechanischen Kopplung der Blattfedereinheit (12) an eine Achse (94) eines Kraftfahrzeugs,- zumindest eine Zusatz-Federungseinheit (76), die in im Wesentlichen vertikaler Richtung zwischen einem Fahrgestell (92) und der Achse (94) anordenbar ist,dadurch gekennzeichnet, dassdie Zusatz-Federungseinheit (76) in seitlicher Richtung von der Blattfedereinheit (12) beabstandet angeordnet ist, eine Vielzahl von Federungselementen (78, 80) mit gleichgerichteter Rückfederungskraft aufweist und dazu vorgesehen ist, oberhalb einer vorbestimmten ersten Einfederungstiefe eine Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell (92) und der Achse (94) herzustellen, undein erstes Federungselement (78) der Vielzahl von Federungselementen (78, 80) als Schraubenfeder ausgebildet und ein zweites Federungselement (80) der Vielzahl von Federungselementen (78, 80) aus einem gummi-elastischen Material hergestellt ist, wobei das erste Federungselement (78) im Wesentlichen vollständig in dem zweiten Federungselement (80) eingebettet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Längs-Blattfedervorrichtung zur Federung einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, aufweisend eine länglich ausgebildete Blattfedereinheit, eine Kopplungsvorrichtung zur mechanischen Kopplung der Blattfedereinheit an eine Achse eines Kraftfahrzeugs und zumindest eine Zusatz-Federungseinheit, die in im Wesentlichen vertikaler Richtung zwischen einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs und der Achse anordenbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Paar derartiger Längs-Blattfedervorrichtungen.
Die US 1 922 781 A schlägt eine Hilfsfeder für ein Kraftfahrzeug und vordere und hintere Klemmen zum Befestigen der Hilfsfeder am Rahmen des Kraftfahrzeug vor, wobei die hintere Klemme mit einer konvexen Lagerstange für die Hilfsfeder versehen ist, und Mittel zum Befestigen jeder Klemme an einem Endabschnitt der Feder vorgesehen sind.
Die KR 10 2005 025 430 A beschreibt eine Fahrzeugaufhängung zur Erhöhung der Steifigkeit und zur Absorption von Stößen, die von der Straßenoberfläche über eine Blattfeder übertragen werden, durch eine Puffereinheit. Die Fahrzeugaufhängung beinhaltet eine Puffereinheit, die zwischen einem Seitenrahmenelement und einer Blattfeder ausgebildet ist, um einen Stoß durch die Oberfläche einer Straße zu absorbieren. Die Puffereinheit enthält eine obere Platte, die einstückig mit dem unteren Teil des Seitenrahmenelements verbunden ist und an beiden Seiten ausgebildete Langlöcher aufweist, und eine untere Platte, deren beide Seiten mit je einem der Langlöcher der oberen Platte stiftgekoppelt sind, um sich auf und ab zu bewegen, und erste und zweite Puffermittel, die zwischen der oberen Platte und der unteren Platte voneinander beabstandet und vertikal fixiert sind. Die unteren Teile des ersten und zweiten Puffermittels sind im oberen Teil der unteren Platte angeordnet, und die oberen Teile des ersten und zweiten Puffermittels sind fixiert und werden von einem Teil des Seitenrahmenelements getragen, der im unteren Teil der oberen Platte hervorsteht.
Die CN 2 04 641 308 U beschreibt eine Blattfederabdeckungsstruktur, die einen Pufferblock und eine Druckplatte zum Verbinden mit der Blattfeder enthält, wobei die Druckplatte eine Montageplatte mit der gleichen Ausdehnungsrichtung wie die Blattfeder aufweist. Der Pufferblock weist eine trapezförmige Struktur auf, wobei das große Ende des Pufferblocks mit einer Montagefläche der Montageplatte verbunden ist. Das kleine Ende des Pufferblocks wird verwendet, um einen Begrenzungsblock am Rahmen zu berühren. Ein mittlerer Bereich des kleinen Endes ist mit einer Aussparung versehen, und die Ausdehnungsrichtung der Aussparung entspricht der Ausdehnungsrichtung des Pufferblocks.
Die US 2006 / 0 043 659 A1 beschreibt eine Einfederungs-Stoßfängeranordnung mit einer Doppelfeder für ein Fahrzeug. Die Einfederungs-Stoßfängeranordnung beinhaltet einen Einfederungs-Stoßfänger, der zur Montage in das Aufhängungssystem angepasst ist, und eine Feder, die in Reihe mit dem Einfederungs-Stoßfänger angeordnet ist, um die Progressivität der Einfederungs-Stoßfänger und Spitzenlasten im Einfederungs-Stoßfänger zu verringern.
Die DE 10 2006 026 822 A1 beschreibt einen Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug, mit einem Dämpferrohr, in dem eine Kolbenstange geführt ist, die am Fahrzeugaufbau angebunden ist, und einer Zusatzfeder, die zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Stirnseite des Dämpferrohrs angeordnet ist. Die Zusatzfeder ist mit zumindest einem weiteren Federelement in Reihe geschaltet.
Die FR 2 996 615 A1 beschreibt einen Puffer für eine Kraftfahrzeugaufhängung, der einen Elastomerblock mit einer progressiven Federsteifigkeit aufweist, der dazu vorgesehen ist, eine Hubbewegung eines Elements der Aufhängung abzubremsen. Der Puffer beinhaltet ferner eine Metallfeder, die funktionsmäßig parallel zu dem Elastomerblock angeordnet ist. In einem ersten Teil der Hubbewegung des Puffers ist die Metallfeder in alleiniger Weise wirksam, wodurch sie dem Puffer eine erste, im Wesentlichen lineare Federsteifigkeit verleiht.
Die gattungsbildende CN 1 04 442 255 A beschreibt ein Fahrzeug mit einem Rahmen, einer Achse und Stoßdämpfern. Der Rahmen beinhaltet Längsträger. Die Achse ist unter dem Rahmen angeordnet. Die Stoßdämpfer sind an den Längsträgern über der Achse angeordnet. Jeder Stoßdämpfer weist einen Dämpfungsblock und einen Begrenzungsblock auf, wobei der Begrenzungsblock den Dämpfungsblock umhüllt oder von dem Dämpfungsblock ummantelt ist. Ein Boden des Begrenzungsblocks befindet sich in einer höheren Lage als der Boden des Dämpfungsblocks
Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik ist es bekannt, elastische Federelemente zwischen einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs als gefedertes Objekt und Rädern des Fahrzeugs als ungefederte Objekte einzusetzen, um einen Fahrkomfort von Fahrzeuginsassen zu erhöhen, indem von Bodenunebenheiten verursachte Stöße nicht unmittelbar auf die Karosserie übertragen werden. Ferner kann ein für eine Kraftübertragung erforderlicher Bodenkontakt der Räder auch bei Bodenunebenheiten gewährleistet werden. Durch Bodenunebenheiten angeregte Schwingungen der Karosserie werden in bekannter Weise durch eine Verwendung von Stoßdämpfern gedämpft, die zwischen der Karosserie und Radachsen angeordnet sind. Die elastischen Federelemente können dabei beispielsweise von elastischen Schraubenfedern gebildet und integraler Bestandteil der Stoßdämpfer sein.
Im Gebiet der Federung von Kraftfahrzeugen ist ferner die Verwendung von Längs-Blattfederanordnungen bekannt. Eine Blattfeder einer Längs-Blattfederanordnung ist im Allgemeinen als ein gebogener länglicher Stab, beispielsweise aus Stahl, mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet und im Fahrzeug mit seiner Erstreckungsrichtung in einer vertikalen, parallel zu einer Erstreckungsrichtung des Fahrzeugs ausgerichteten Ebene angeordnet. Weiterhin kann die Längs-Blattfederanordnung mit ihrem mittleren Bereich an einer Fahrzeugachse befestigt und jedes ihrer Enden kann an einem Fahrzeugchassis befestigt sein.
Aus dem Stand der Technik sind dabei Lösungsvorschläge bekannt, die darauf ausgerichtet sind, Längs-Blattfederanordnungen eines Kraftfahrzeugs mit einem zusätzlichen elastischen Federelement zu kombinieren, um ein verbessertes Federungsverhalten zu erreichen.
Beispielsweise beschreibt die US 7 500 688 B2 ein nachrüstbares Zusatzaufhängungssystem für ein Fahrzeug mit einer Hinterachse und einem Blattfederaufhängungssystem, beinhaltend ein Paar von Blattfedern, die zwischen jeweiligen Enden der Hinterachse angebracht sind, mit dem Ziel, einen verbesserten Komfort und ein verbessertes Zuladungsvermögen derartiger Blattfederaufhängungssysteme zu erreichen. Das Zusatzaufhängungssystem umfasst ein unteres Stützelement, das oberhalb der Hinterachse angeordnet ist, sich zwischen jeweiligen Blattfedern des Paars von Blattfedern erstreckt und fest an entsprechenden Blattfedern des Paares von Blattfedern angebracht ist. Eine Vielzahl von Federanordnungen ist oberhalb der Hinterachse montiert, wobei jede Federanordnung der Vielzahl von Federanordnungen aus einer Schraubenfeder und einer Luftfeder zusammengesetzt ist, die um eine gemeinsame Mittelachse herum angeordnet und durch einen Halter befestigt sind. Dabei ist die Vielzahl von Federanordnungen von dem unteren Stützelement gehaltert.
Ferner beschreibt die FR 2 970 903 A1 eine Aufhängung vom Typ, der zwischen einer Achse und einem Fahrgestellrahmen eines Fahrzeugs positionierbar ist. Die Aufhängung umfasst mindestens zwei Baugruppen, die jeweils aus mindestens einer elastisch verformbaren Blattfeder gebildet sind, die an einem ihrer Enden mit Mitteln zur Verbindung mit dem Fahrgestellrahmen und an ihrem anderen Ende mit einer Schraubenfeder ausgestattet ist, die wiederum mit Mitteln zur Befestigung an dem Fahrgestellrahmen versehen ist. Ein Ende der Blattfeder ist in Richtung des anderen Endes der Blattfeder und gegen die Schraubenfeder gebogen. Die Schraubenfeder ist auf der Höhe eines Gegenkniestücks angeordnet, wobei die Blattfeder ferner mit Mitteln zur Kopplung mit der Achse versehen ist.
Weiterhin beschreibt die US 5 584 497 A ein Fahrzeug-Energieabsorptionssystem für ein Fahrzeug mit einem Blattfeder-Aufhängungssystem, einem Rahmen und einer Achse. Der Rahmen ist von der Achse in einer vertikalen Richtung beabstandet, und das Blattfeder-Aufhängungssystem koppelt den Rahmen mechanisch mit der Achse. Das Energieabsorptionssystem umfasst ein aufblähbares Luftkissen (Airbag), das mechanisch mit dem Rahmen und der Achse gekoppelt ist, einen Abstandsanzeiger zum Anzeigen eines vertikalen Abstands zwischen dem Rahmen und der an dem Fahrzeug angebrachten Achse, ein Airbag-Drucksteuerventil, das fluidisch mit dem Airbag verbunden und mit dem Abstandsanzeiger gekoppelt ist und eine Luftdruckquelle, die an dem Fahrzeug angebracht ist und durch ein Steuerpult mit dem Airbag-Drucksteuerventil strömungsmäßig gekoppelt ist. Wenn der Abstandsanzeiger einen ersten Abstand zwischen dem Rahmen und der Achse anzeigt, ist das Ventil in einer ersten Position positioniert, in der Luft von der Luftquelle zu dem Airbag bei einem ersten Luftdruck zugeführt wird. Wenn der Abstandsanzeiger einen zweiten Abstand zwischen dem Rahmen und der Achse anzeigt, ist das Ventil in einer zweiten Position positioniert, in der Luft von der Luftquelle zu dem Airbag bei einem zweiten Luftdruck zuführt wird.
Zudem ist in der US 8 490 992 B2 eine Fahrzeugaufhängungsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Fahrgestellträger und einer im Wesentlichen senkrecht zum Fahrgestellträger angeordneten Achse beschrieben, bei der Vorteile einer Einzelradaufhängung einer Blattfeder-Aufhängungsvorrichtung erreicht werden sollen. Die Fahrzeugaufhängungsanordnung weist eine Primärfeder mit einer vorbestimmten Federcharakteristik auf, die mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs und mit der Achse gekoppelt ist. Eine primäre Blattfeder ist an einem ersten und einem zweiten Ende schwenkbar mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs verbunden, und ein Achskopplungsabschnitt der primären Blattfeder ist zwischen dem ersten und dem zweiten Ende angeordnet. Eine sekundäre Blattfeder hat ein erstes Ende zum schwenkbaren Koppeln mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs und ein zweites Ende zum Koppeln mit der Achse. Ein Auslenkungsbegrenzungselement ist wahlweise mit der primären oder der sekundären Blattfeder gekoppelt, um einen Abstand dazwischen zu steuern. Das Auslenkungsbegrenzungselement ist als ein J-förmiges Federelement ausgebildet. Die Primärfeder kann als luftdruckunterstütze Luftfeder oder als Schraubenfeder ausgebildet sein.
In der DE 20 2016 102 649 U1 ist ein Aufhängungssystem mit einer Fahrzeugachse und zwei Federanordnungen vorgeschlagen, wobei jede Federanordnung eine sich entlang einer Fahrzeug-Längsachse erstreckende Blattfedereinheit aufweist, die die Fahrzeugachse trägt und die an einem ersten Ende über eine erste Schwenkachse mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, sowie einen Verbindungsarm aufweist, der über eine zweite Schwenkachse mit einem zweiten Ende der Blattfedereinheit und über eine dritte Schwenkachse mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Dabei sind die Federanordnungen zur Wankstabilisierung durch ein mit ihnen verbundenes Stabilisatorelement, das von einer Torsionsfeder zur Übertragung eines Torsionsmomentes gebildet ist, zur Erzeugung einer Rückstellkraft bei ungleichseitiger Einfederung aneinandergekoppelt.
Für die Federung von Kraftfahrzeugen ist eine progressive Kennlinie der verwendeten Federelemente erwünscht, um bei einer normalen Last einen hohen Fahrkomfort bereitstellen und bei einer hohen Last, beispielsweise bei einer unebenen Fahrbahn und/oder einer hohen Gewichtsbelastung, eine Auslenkung der Federung bis zu einem Endanschlag vermeiden zu können, damit Schlaglöcher nicht bis zum Fahrzeugchassis „durchschlagen“. Zum Erreichen einer progressiven Federkennlinie sind im Stand der Technik verschiedene Lösungen, etwa die Verwendung von elastischen Anschlagpuffern, vorgeschlagen worden.
Beispielsweise beschreibt die US 2 701 713 A eine Hinterradaufhängung mit Anschlagpuffer für ein Kraftfahrzeug mit einem Rahmen und einer Hinterachse, umfassend einen starren röhrenförmigen Drehmomentarm; eine Halterung, die nahe des Rahmens an dem vorderen Ende des Drehmomentarms angeordnet ist; einen Gelenkbolzen, der sich durch die Halterung und die Hülse am vorderen Ende des Drehmomentarms erstreckt, um den Drehmomentarm schwenkbar mit dem Rahmen für eine Schwenkbewegung um eine quer verlaufende, sich horizontal erstreckende Achse zu verbinden; eine nach unten weisende kanalförmige Endverlängerung, die integral am hinteren Ende des röhrenförmigen Drehmomentarms ausgebildet ist, wobei die Endverlängerung ein offenes hinteres Ende aufweist; eine freitragende Blattfeder mit einem Hauptfederblatt und einer Vielzahl von benachbart angeordneten Hilfsblattfedern, deren sämtliche vordere Enden in das offene hintere Ende des kanalförmigen Endabschnitts des Drehmomentarms ragen und in dem nach unten weisenden Kanalabschnitt aufgenommen und von diesem umgriffen werden; vertikal ausgerichtete Öffnungen durch die vorderen Enden der Federblätter und durch die obere Wand des kanalförmigen Endabschnitts des Drehmomentarms; Bolzen, die sich durch die Öffnungen erstrecken, um die freitragende Blattfeder an dem Drehmomentarm zu befestigen; ein Federbügel, der das hintere Ende des Hauptfederblattes schwenkbar mit dem hinteren Teil des Fahrzeugrahmens verbindet; obere und untere Halterungsplatten auf gegenüberliegenden Seiten des hinteren Endabschnitts des Drehmomentarms, wobei die obere Halterungsplatte die Hinterachse trägt; und U-förmige Bolzen, die die Hinterachse und die Halterungsplatten an dem hinteren Endabschnitt des Drehmomentarms festklemmen, um eine Bewegung der Hinterachse auf einen Bogen um die horizontale Querachse zu begrenzen, an der das vordere Ende des Drehmomentarms mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist. Ein Achsenpuffer ist an einer Unterseite des Fahrzeugrahmens und oberhalb der Hinterachse befestigt, um mittelbar, über ein Achsrohr, mit der Hinterachse bei einer übermäßigen vertikalen Achsbewegung in Anlage zu gelangen.
Eine Längs-Blattfederanordnung, die eine Überladung eines Straßenfahrzeugs bei ausreichender Bodenfreiheit ermöglicht, ist in der US 3 799 571 A beschrieben. Die Längs-Blattfederanordnung umfasst eine Überlastfeder in Form einer Blattfeder, die in Kombination mit einem mehrblättrigen, halbelliptischen Federpaket verwendet wird, das wiederum dazu bestimmt ist, die Last der Achse eines Straßenfahrzeugs oberhalb des Federpakets zu tragen. Die Überlastfeder ist ebenfalls im Wesentlichen halb-elliptisch ausgeführt, mit einer Ausbuchtung, die auf halbem Weg zwischen den Enden ausgebildet ist, um zu ermöglichen, dass der elliptische Abschnitt mit der Hauptblattfeder des Federpakets zusammenwirkt und die Ausbuchtung sich oberhalb der Achse erstrecken kann. Auf der Achse sind Mittel vorgesehen, um zu verhindern, dass sich die Ausbuchtung schließt, während sich die Blattfedern krümmen und beugen. Die Ausbuchtung weist zwei parallele Abschnitte auf, die durch einen geraden Abschnitt verbunden sind, und das Fahrzeug weist einen Stoßdämpfer aus Gummi auf, der direkt oberhalb der Achse an der Unterseite des Chassis befestigt ist, so dass der Stoßdämpfer mit dem geraden Abschnitt in Überlastbedingungen in mechanische Anlage gelangt.
Zur Erreichung einer nichtlinearen progressiven Federkennlinie einer Fahrzeugradaufhängung ist im Stand der Technik auch die Verwendung von Elementen aus Gummi oder anderen Materialien mit gummi-elastischen Eigenschaften vorgeschlagen worden, da diese von Natur aus eine nichtlineare Federkennlinie aufweisen.
Beispielsweise beschreibt die US 9 050 873 B2 Federungssysteme, Blattfedern und Verfahren zur Bereitstellung einer Blattfeder in einem Federungssystem eines Fahrzeugs. Die Federungssysteme, die Blattfedern und die Verfahren zur Bereitstellung einer Blattfeder in einem Federungssystem erlauben die Verwendung einer leichteren Blattfeder, während eine maßgeschneiderte Rollsteifigkeit und eine vertikale Federkennlinie bereitgestellt werden, die durch einen Puffer ergänzt werden, der mit der Blattfederanordnung in Eingriff gelangt, wenn diese auf zumindest eine vorbestimmte Position komprimiert wird. Der Puffer beinhaltet ein elastisches Element, das aus mikrozellularem Polyurethan oder einem anderen Schaumstoff hergestellt sein kann, der Energie absorbiert, oder aus geeigneten Kunststoffen, Gummi, Metall oder dergleichen. Der Puffer ist mit einer Achskopplungsanordnung zur Kopplung von Achse und Blattfeder oder mit einem Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs verbunden und derart angeordnet, dass eine Mitte des elastischen Elementes in Vorwärtsrichtung und innen von einer Mitte der Achskopplungsanordnung angeordnet ist.
Zudem ist in der US 2014 / 0 117 640 A1 eine Fahrzeugradaufhängungs-Verbesserungsvorrichtung beschrieben, die ein Paar vertikal ausgerichteter Federungselemente umfasst, wobei ein Federungselement an der Achse und das andere Federungselement an dem Fahrzeugrahmen angebracht ist. Die Federungselemente bestehen bevorzugt aus zellularem Polyurethan-Elastomerschaum, aber auch andere nicht-metallische Werkstoffe wie synthetischer Kautschuk, beispielsweise Chloropren-Kautschuk (Neopren^®) und Polyester-Urethan-Kautschuk (Vulkollan^®), können verwendet werden. Jede Fahrzeugachse kann mit zwei Fahrzeugradaufhängungs-Verbesserungsvorrichtungen ausgerüstet werden, wobei jeweils eine Fahrzeugradaufhängungs-Verbesserungsvorrichtung auf jeder Seite einer Achse angeordnet ist. Jedes der Federelemente ist in dem Raum zwischen der Achse und dem Fahrzeugrahmen angeordnet, wobei die der Achse bzw. dem Fahrzeugrahmen abgewandten Enden jedes Federelementes einander zugewandt sind und ein Raum zwischen diesen Enden einen Spalt definiert. Der Spalt zwischen den einander zugewandten Enden der Federungselemente wird in Reaktion auf eine Erhöhung des Abstands zwischen Rahmen und Achse zunehmen.
Des Weiteren ist in der DE 199 41 230 B4 eine Vorrichtung zur vertikalen Abstützung eines eine Fahrzeugachse gegen einen Fahrzeugrahmen abfedernden Paares von Blattfedern vorgeschlagen. Dabei ist ein im Bereich des maximalen Biegemomentes der Blattfedern abfedernd wirksames Druckfederelement aus Elastomermaterial entweder rahmenseitig oder blattfederseitig befestigt, das bei Einfederung der Blattfedern entweder mit deren Oberseiten oder mit einer rahmenfesten Unterseite abstützend zur Anlage bringbar ist. Das Druckfederelement weist eine rechteckförmig projizierte Aufstandsfläche auf und bildet ein Hohlprofil mit einer quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Ausnehmung aus. Die Ausnehmung weist in einem taillierten Bereich des Druckfederelementes etwa auf dessen Niveauhöhenhälfte zueinander beabstandet angeordnete Innenflächen auf, die bei maximaler Druckbelastung des Druckfederelementes gegeneinander abstützend zur Anlage bringbar sind.
Ferner beschreibt die US 2003 / 0 038 445 A1 eine mobile Fahrzeugaufhängung, die eine Blattfeder oder einen Satz von Blattfedern enthält, die mit einer vorderen Rahmenhalterung und einer hinteren Rahmenhalterung in mechanischem Eingriff stehen, wobei die Rahmenhalterungen für jede Rahmenschiene mit der Rahmenschiene in mechanischem Eingriff stehen. Die Blattfeder wird durch ein Paar U-Schraubbügel mit einer Achse des Fahrzeugs in mechanischen Eingriff gebracht. Ferner ist ein U-Schraubbügel-Sitz aus Gummi mit einer erweiterten Federeingriffsoberfläche vorgesehen. Der U-Schraubbügel-Sitz ist zwischen dem gekrümmten Teil der U-Schraubbügel und der Blattfeder angeordnet. Des Weiteren sind Gummifeder-Halterungen vorgesehen, die mit einer der Rahmenschienen in mechanischem Eingriff stehen. Jede Gummifeder-Halterung umfasst eine Gummifeder, die dazu ausgerichtet ist, den U-Schraubbügel-Sitz bei einer Erhöhung über einen sehr leicht belasteten Zustand des Chassis hinaus zu berühren. Danach bleibt die Gummifeder in Kontakt mit der verbreiterten Gummi-Federeingriffsoberfläche.
Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Bereich der Fahrzeugradaufhängungen mit Längs-Blattfedervorrichtungen noch Raum für Verbesserungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Längs-Blattfedervorrichtung zur Federung einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die einfach konstruiert ist und verbesserte Eigenschaften hinsichtlich einer nichtlinear progressiven Federkennlinie einer Fahrzeugaufhängung aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Längs-Blattfedervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Zusatz-Federungseinheit in seitlicher Richtung von der Blattfedereinheit beabstandet angeordnet ist, eine Vielzahl von Federungselementen mit gleichgerichteter Rückfederungskraft aufweist und dazu vorgesehen ist, oberhalb einer vorbestimmten ersten Einfederungstiefe eine Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell und der Achse herzustellen, und wobei ein erstes Federungselement der Vielzahl von Federungselementen als Schraubenfeder ausgebildet und ein zweites Federungselement der Vielzahl von Federungselementen aus einem gummi-elastischen Material hergestellt ist, wobei das erste Federungselement im Wesentlichen vollständig in dem zweiten Federungselement eingebettet ist.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 5 gelöst.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweils abhängigen Unteransprüche.
Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Unter einer „Längs-Blattfedervorrichtung“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere eine Blattfedervorrichtung mit zumindest einer Blattfeder verstanden werden, die in einem eingebauten Zustand in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zur Achse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist.
Unter einem „Kraftfahrzeug“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Transporter, ein Lastkraftwagen, eine Zugmaschine oder ein Kraftomnibus verstanden werden.
Unter „in im Wesentlichen vertikaler Richtung“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere verstanden werden, dass eine Erstreckungsrichtung der Zusatz-Federungseinheit, die beispielsweise von einer längsten Mittellinie gebildet ist, von der vertikalen Richtung um einen Winkel abweicht, der betragsmäßig geringer als 10° und, besonders bevorzugt, geringer als 5° ist.
Unter dem Begriff „dazu vorgesehen“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere speziell dafür ausgelegt oder angeordnet verstanden werden.
Unter dem Begriff „Wirkverbindung“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere eine mechanische Verbindung zwischen zumindest zwei Objekten verstanden werden, die eine Übertragung einer Kraft und/oder eines Drehmoments zwischen den Objekten ermöglicht. Die Übertragung kann dabei sowohl durch direkten Kontakt als auch mittelbar, durch ein Zwischenelement, erfolgen.
Die in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe „erster“, „zweiter“, usw. dienen nur zum Zwecke der Unterscheidung. Insbesondere soll durch ihre Verwendung keine Reihenfolge oder Priorität der im Zusammenhang mit diesen Begriffen genannten Objekte impliziert werden.
Durch die vorgeschlagene Zusatz-Federungseinheit kann bei geeigneter Ausgestaltung bei einer Einfederungstiefe unterhalb der vorbestimmten ersten Einfederungstiefe eine Federung der Karosserie mit hohem Fahrkomfort bereitgestellt werden. Bei einer Einfederungstiefe, die oberhalb der vorbestimmten ersten Einfederungstiefe liegt, kann eine nichtlinear progressive Federkennlinie in einer robusten und konstruktiv vergleichsweise einfachen, Teile sparenden Weise erreicht werden.
Die Blattfedereinheit kann eine oder mehrere Blattfedern aufweisen, die beispielsweise aus Stahl hergestellt sind.
Mit besonderem Vorteil ist die Erfindung jedoch auf Längs-Blattfedervorrichtungen mit länglich ausgebildeter Blattfedereinheit anwendbar, die ein Blattfederelement aufweist, das zu einem überwiegenden Anteil aus einem Kompositwerkstoff hergestellt ist.
Unter dem Begriff „zu einem überwiegenden Teil“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere einen Anteil von mehr als 50 Vol.%, bevorzugt von mehr als 70 Vol.% und, besonders bevorzugt, von mehr als 90 Vol.% verstanden werden. Insbesondere soll der Begriff die Möglichkeit einschließen, dass das Blattfederelement vollständig, d.h. zu 100 Vol.%, aus dem Kompositwerkstoff besteht.
Der Kompositwerkstoff kann beispielsweise als Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) ausgebildet sein. Insbesondere kann der Kompositwerkstoff kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) und/oder aramidfaserverstärkten Kunststoff (AFK) umfassen.
In denkbaren Ausführungsformen der Längs-Blattfedervorrichtung sind die Federungselemente der Vielzahl von Federungselementen als konzentrisch angeordnete Tellerfedern ausgebildet.
In einem oberen Bereich eines möglichen Federwegs der Tellerfedern verläuft deren Federkennlinie in nichtlinear progressiver Weise, wodurch eine nichtlinear progressive Federkennlinie auf konstruktiv einfache Weise erreicht werden kann.
Dabei können Tellerfedern aus der Vielzahl von Tellerfedern zur Erhöhung einer Federkonstante der Zusatz-Federungseinheit in bekannter Weise gleichsinnig übereinander, d.h. kräftemäßig parallel, oder zur Verringerung der Federkonstante wechselsinnig, d.h. kräftemäßig in Reihe, angeordnet sein, wodurch eine hohe Flexibilität bei der Auslegung der Federkonstante der Zusatz-Federungseinheit bereitgestellt werden kann.
Die Tellerfedern aus der Vielzahl von Tellerfedern können aus demselben Material hergestellt sein und identische Abmessungen (Innendurchmesser, Außendurchmesser, Dicke, Steigungswinkel) aufweisen. Sie können aber auch aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein und/oder unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
Möglich ist, dass eines der Federungselemente der Vielzahl von Federungselementen in Stabform ausgeführt ist und ein gummi-elastisches Material aufweist.
Gummi-elastische Materialien weisen von Natur aus eine nichtlineare Federkennlinie auf, so dass die Zusatz-Federungseinheit in Fahrsituationen, bei denen eine Einfederungstiefe oberhalb der vorbestimmten ersten Einfederungstiefe erreicht ist, zu einer gewünschten, nichtlinear progressiven Federung beiträgt. Beispiele für gummi-elastische Materialien sind Elastomere, Gummis, Natur- und Synthesekautschuk und Silikonkautschuk.
Das in Stabform ausgeführte Federungselement der Vielzahl von Federungselementen kann das gummi-elastische Material in zumindest einem zusammenhängenden Abschnitt einer Erstreckungslänge des Federungselementes beinhalten. Das in Stabform ausgeführte Federungselement kann aber auch vollständig aus einem gummi-elastischen Material oder aus mehreren gummi-elastischen Materialien hergestellt sein.
Das in Stabform ausgeführte Federungselement kann eine entlang seiner Erstreckungslänge variierende, beispielsweise abschnittsweise variierende, senkrecht zur Erstreckungslänge angeordnete Querschnittsfläche aufweisen, wodurch sich weitere Möglichkeiten zur Auslegung einer gewünschten Federkennlinie der Zusatz-Federungseinheit eröffnen.
Bevorzugt ist das gummi-elastisches Material aufweisende Federungselement der Vielzahl von Federungselementen dazu vorgesehen, oberhalb einer vorbestimmten zweiten Einfederungstiefe, die absolut größer ist als die vorbestimmte erste Einfederungstiefe, eine Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell und der Achse herzustellen. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft eine von einem Erreichen vorbestimmter Einfederungstiefen abhängige, stufenweise Steigerung der nichtlinear progressiven Federkennlinie der Zusatz-Federungseinheit erreichen.
In bevorzugten Ausführungsformen der Längs-Blattfedervorrichtung ist das gummi-elastisches Material aufweisende Federungselement der Vielzahl von Federungselementen für eine durch Herstellung der Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell und der Achse in die Zusatz-Federungseinheit eingeleitete Kraft kraftmäßig in Reihe mit zumindest einem anderen Federungselement der Vielzahl von Federungselementen angeordnet. Dadurch können weitere Möglichkeiten zur Auslegung einer gewünschten Federkennlinie der Zusatz-Federungseinheit bereitgestellt werden.
Erfindungsgemäß ist, wie bereits oben erwähnt, ein erstes Federungselement der Vielzahl von Federungselementen als Schraubenfeder ausgebildet, und ein zweites Federungselement der Vielzahl von Federungselementen ist aus einem gummi-elastischen Material hergestellt. Dabei ist das erste Federungselement im Wesentlichen vollständig, d.h. ohne Ausbildung eines inneren Hohlraums, in dem zweiten Federungselement eingebettet.
Durch diese Anbindung werden bei einer Einfederungstiefe oberhalb der vorbestimmten ersten Einfederungstiefe das erste Federungselement und das zweite Federungselement in gleicher Weise verformt. Sie sind somit kräftemäßig parallel angeordnet. Die vorgeschlagene Anordnung des ersten Federungselements und des zweiten Federungselements kann einen kompakten Aufbau einer Zusatz-Federungseinheit mit nichtlinear progressiver Federkennlinie mit geringem Platzbedarf ermöglichen.
Das erste Federungselement und das zweite Federungselement können derart angeordnet sein, dass jeweilige Mittellinien übereinstimmen.
Bevorzugt ist in der Längs-Blattfedervorrichtung zumindest ein Anlageelement vorgesehen, das bei hergestellter Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell und der Achse, in Richtung zumindest einer Federrückstellkraft der Vielzahl von Federungselementen gesehen, vor der Zusatz-Federungseinheit angeordnet ist.
Durch das vorgeschlagene Anlageelement kann die Zusatz-Federungseinheit bei Erreichen der vorbestimmten ersten Einfederungstiefe die Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell und der Achse auf besonders definierte Weise, beispielsweise mit einer besonders gleichmäßigen Flächenpressung am Ort der Wirkverbindung, herstellen.
Wenn die Zusatz-Federungseinheit am Fahrgestell des Kraftfahrzeugs befestigt ist, kann das Anlageelement mit der Achse des Kraftfahrzeugs fest verbunden sein. Wenn die Zusatz-Federungseinheit an der Achse des Kraftfahrzeugs befestigt ist, kann das Anlageelement mit dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs fest verbunden sein.
In bevorzugten Ausführungsformen der Längs-Blattfedervorrichtung ist zumindest ein Anschlusselement mit einer ebenen Oberfläche vorgesehen, das mit einem Federungselement der Vielzahl von Federungselementen fest verbunden ist. Auf diese Weise kann bei bestehender Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell und der Achse eine in die Federungselemente der Längs-Blattfedervorrichtung eingeleitete Kraft mit besonders gleichmäßiger Flächenpressung eingeleitet werden.
Bevorzugt kann das Anschlusselement zumindest einen metallischen Werkstoff, beispielsweise Stahl, beinhalten.
Bevorzugt sind die Federungselemente der Zusatz-Federungseinheit am Fahrgestell des Kraftfahrzeugs anbringbar. Auf diese Weise kann ein Anstieg der ungefederten Masse des Kraftfahrzeugs durch die Zusatz-Federungseinheit geringgehalten werden.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das mit zumindest einem Paar mit einer Achse des Kraftfahrzeugs gekoppelten, erfindungsgemäßen Längs-Blattfedervorrichtungen ausgestattet ist. Dabei sind die Federungselemente der zumindest einen Zusatz-Federungseinheit zwischen dem Fahrgestell und der Achse des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Die im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Längs-Blattfedervorrichtung beschriebenen Vorteile sind in vollem Umfang auf ein derartiges Kraftfahrzeug übertragbar.
Bevorzugt sind die Federungselemente der zumindest einen Zusatz-Federungseinheit an dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs fest angebracht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer an eine Achse eines Kraftfahrzeugs gekoppelten, erfindungsgemäßen Längs-Blattfedervorrichtung in einer Seitenansicht,
2 eine schematische, in einer Ebene quer zur Achse des Kraftwagens geschnittene Rückansicht der Längs-Blattfedervorrichtung gemäß der 1,
3 eine schematische Rückansicht der Längs-Blattfedervorrichtung gemäß der 1 mit einer alternativen Ausführungsform einer Zusatz-Federungseinheit in gleicher Ansicht wie 2,
4 eine schematische Rückansicht der Längs-Blattfedervorrichtung gemäß der 1 mit einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Zusatz-Federungseinheit in gleicher Ansicht wie 2, und
5 eine schematische Rückansicht der Längs-Blattfedervorrichtung gemäß der 1 mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Zusatz-Federungseinheit in gleicher Ansicht wie 2.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer an der linken Seite einer Achse 94 eines Kraftfahrzeugs gekoppelten Längs-Blattfedervorrichtung 10 in einer Seitenansicht. Die Längs-Blattfedervorrichtung 10 dient zur Federung einer Karosserie des Kraftfahrzeugs, das in dieser speziellen Ausführungsform als Lastkraftwagen ausgebildet ist. Die Achse 94 ist von einer starren Hinterachse des Lastkraftwagens gebildet. Eine spiegelbildlich aufgebaute Längs-Blattfedervorrichtung 10 ist symmetrisch auf der rechten Seite der Achse 94 des Kraftfahrzeugs vorgesehen (nicht dargestellt).
Die Längs-Blattfedervorrichtung 10 beinhaltet eine länglich ausgebildete Blattfedereinheit 12 mit einem Blattfederelement 14, das zu einem überwiegenden Anteil von mehr als 95 Vol.% aus einem Kompositwerkstoff, nämlich aus einem Faser-Kunststoff-Verbund, besteht. Der Faser-Kunststoff-Verbund ist beispielhaft als kohlenstofffaserverstärktes Epoxidharz (CFK) ausgeführt. Das länglich ausgebildete Blattfederelement 14 liegt in dem in der 1 dargestellten Einbauzustand in einer Ebene (XZ-Ebene), die senkrecht zur Achse 94 des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und mit der Zeichenebene übereinstimmt. Eine Erstreckungsrichtung des Blattfederelementes 14 ist dabei im Wesentlichen parallel zu einer (Vorwärts-) Fahrtrichtung 96 des Kraftfahrzeugs angeordnet, die in der Zeichnungsebene der 1 von rechts nach links verläuft (-X-Richtung). Das Blattfederelement 14 weist einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt auf, der entlang der Erstreckungsrichtung variiert, was mittels der gepunkteten Trennungslinien angedeutet ist, um eine vorbestimmte Federkennlinie des Blattfederelementes 14 zu erzielen.
Die Längs-Blattfedervorrichtung 10 weist ferner eine Kopplungsvorrichtung 16 zur mechanischen Kopplung des Blattfederelementes 14 an die Achse 94 des Kraftfahrzeugs auf. Die Kopplungsvorrichtung 16 weist ein Paar von U-Schraubbügeln 18 aus Stahl auf, die in der (Vorwärts-) Fahrtrichtung 96 beabstandet und mit dem U-förmigen Teil nach oben ausgerichtet angeordnet sind und das Blattfederelement 14 in seinem mittleren Bereich umfassen. Zwischen dem Blattfederelement 14 und dem U-förmigen Teil der U-Schraubbügel 18 ist ein oberes Übergangselement 20 der Kopplungsvorrichtung 16 zur Anpassung an das Blattfederelement 14 und zwischen dem Blattfederelement 14 und dem offenen Teil der U-Form der Schraubbügel 18 ist ein unteres Übergangselement 22 der Kopplungsvorrichtung 16 zur Anpassung an die Achse 94 angeordnet. Das obere Übergangselement 20 und das untere Übergangselement 22 bestehen aus Stahl.
Die U-Schraubbügel 18 durchdringen Durchgangsbohrungen im unteren Übergangselement 22 und sind durch Schraubenmuttern gesichert.
Des Weiteren beinhaltet die Kopplungsvorrichtung 16 ein als Elastomer-Formteil ausgebildetes Akustiktrennelement 24, das an dem Blattfederelement 14 zugewandte, innere Oberflächen des oberen Übergangselementes 20 bzw. des unteren Übergangselementes 22 und an äußere Konturen des Blattfederelementes 14 im Bereich der Kopplungsvorrichtung 16 angepasst ist. Das Akustiktrennelement 24 dient während des Betriebs der Längs-Blattfedervorrichtung 10 zur akustischen Entkopplung des Blattfederelementes 14 von der Kopplungsvorrichtung 16. In der vorliegenden Ausgestaltungsform ist das Akustiktrennelement 24 als ein einzelnes Elastomer-Formteil ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen kann das Akustiktrennelement auch von zwei separaten Elastomer-Formteilen gebildet sein, die zwischen dem oberen Übergangselement 20 und dem Blattfederelement 14 bzw. zwischen dem unteren Übergangselement 22 und dem Blattfederelement 14 angeordnet sind.
Das Kraftfahrzeug ist mit einem Haltebügel 26 ausgestattet, der an einer oberhalb des hinteren Endes des Blattfederelementes 14 angeordneten Position mit einem Fahrgestell (in 1 nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs, das beispielsweise als Leiterrahmen ausgebildet ist, verbunden ist und sich nach unten erstreckt. Der Haltebügel 26 ist mit in vertikaler Richtung (Z-Richtung) beabstandeten, zylindrischen Gleitlagerbuchsen 28, 32 aus Metall ausgestattet. Durch die obere Gleitlagerbuchse 28 ist ein Zylinderbolzen aus Metall geführt, der mit dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs fest verbunden ist, so dass der Haltebügel 26 um eine obere Querachse 30 relativ zum Fahrgestell schwenkbar ist.
Ein in Vorwärts-Fahrtrichtung 96 gesehen hinteres Ende des Blattfederelementes 14 ist als Auge ausgebildet. Ein zylindrischer Metallbolzen ist durch das Auge hindurchgeführt. Beide Enden des Metallbolzens sind durch zwei in gleicher Höhe im Haltebügel 26 angeordnete untere Gleitlagerbuchsen 32 aus Metall hindurchgeführt, so dass das hintere Ende des Blattfederelementes 14 um eine untere Querachse 34 relativ zum Haltebügel 26 schwenkbar ist. Eine Füllung aus Gummi (nicht dargestellt) zwischen den Gleitlagerbuchsen 28, 32 und den zylindrischen Metallbolzen ist zur Verminderung einer Geräuschentwicklung während des Betriebs der Längs-Blattfedervorrichtung 10 vorgesehen.
Ein vorderes Ende des Blattfederelementes 14 ist als kreisrundes Auge ausgebildet, das einen äußeren metallischen Hohlzylinder 38 einer vorderen Gleitlagerbuchse 36 vollständig umschließt. Ein innerer metallischer Hohlzylinder 42 der vorderen Gleitlagerbuchse 36 ist fest mit dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs verbunden. Zwischen dem äußeren Hohlzylinder 38 und dem inneren Hohlzylinder 42 der vorderen Gleitlagerbuchse 36 ist eine Gummifüllung 40 vorgesehen, so dass das vordere Ende des Blattfederelementes 14 nahezu geräuschlos um die vordere Querachse 44 relativ zum Fahrgestell schwenkbar ist.
2 zeigt eine schematische, in einer Ebene quer zur Achse 94 des Kraftwagens geschnittene Rückansicht der an der linken Seite der Achse 94 angeordneten Längs-Blattfedervorrichtung 10 gemäß der 1.
Die Längs-Blattfedervorrichtung 10 weist zudem eine Zusatz-Federungseinheit 46 auf, die in im Wesentlichen vertikaler Richtung (Z-Richtung) zwischen dem Fahrgestell 92 und der Achse 94 und in seitlicher Richtung (Y-Richtung) von der Blattfedereinheit 12 beabstandet angeordnet ist. Die Zusatz- Federungseinheit 46 ist vom Schutzumfang der Ansprüche nicht umfasst.
Die Zusatz-Federungseinheit 46 weist eine Vielzahl, wie dargestellt bevorzugt von sechs Federungselementen 48-58 mit gleichgerichteter Rückfederungskraft auf, die aus Stahl bestehen. In dieser speziellen Ausführungsform sind die Federungselemente 48-58 der Vielzahl von Federungselementen 48-58 als konzentrisch in vertikaler Richtung übereinander angeordnete Tellerfedern gleicher Größe ausgebildet, die kräftemäßig in Reihe angeordnet sind. Eine in vertikaler Richtung zuoberst angeordnete Tellerfeder ist mit einem Anschlusselement 60 mit ebenen Oberflächen, das von einer kreisförmigen Platte aus Stahl gebildet ist, fest verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Eine in vertikaler Richtung zuunterst angeordnete Tellerfeder ist ebenfalls mit einem Anschlusselement 62, das als kreisförmige Platte aus Stahl ausgebildet ist, fest verbunden, beispielsweise ebenfalls durch Schweißen. An einer unteren Oberfläche der kreisförmigen Stahlplatte ist ein Schallisolierelement 64 in Form einer Oberflächenschicht aus einem Elastomer-Material, beispielsweise aus Chlorbutadien-Kautschuk, durch Vulkanisieren fest angebracht.
Die Federungselemente 48-58 sind mit dem an der zuoberst angeordneten Tellerfeder befestigten Anschlusselement 60 am Fahrgestell 92 des Kraftfahrzeugs angebunden, beispielsweise durch eine Schraubverbindung, so dass die Zusatz-Federungseinheit 46 die ungefederte Masse des Kraftfahrzeugs nicht in unvorteilhafter Weise vergrößert.
In einem nur statisch mit der Karosserielast des Kraftfahrzeugs belasteten Zustand der Längs-Blattfedervorrichtung 10, der in der 2 dargestellt ist, bilden die Zusatz-Federungseinheit 46 und die Achse 94 des Kraftfahrzeugs einen Spalt aus. Die Zusatz-Federungseinheit 46 ist dazu vorgesehen, oberhalb einer vorbestimmten ersten Einfederungstiefe eine Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell 92 und der Achse 94 herzustellen. Das Schallisolierelement 64 aus Elastomer-Material dient nicht nur der Dämpfung eines bei Bildung der Wirkverbindung entstehenden Geräuschs. Eine Schichtdicke der Oberflächenschicht ist dafür in entsprechender Weise ausgelegt. Auch der Aufschlagimpuls kann gedämpft werden.
An einer Oberseite der Achse 94 ist an einer Stelle, die dem Schallisolierelement 64 und dem Anschlusselement 62 an der zuunterst angeordneten Tellerfeder zugewandt ist, ein Anlageelement 66 vorgesehen, das von einer kreisförmigen Stahlplatte gebildet und fest mit der Achse 94 verbunden ist.
Ein Durchmesser des Anlageelements 66 übersteigt einen Durchmesser des Schallisolierelements 64 und des Anschlusselements 62 an der zuunterst angeordneten Tellerfeder, so dass gewährleistet ist, dass bei Erreichen und Überschreiten der vorbestimmten ersten Einfederungstiefe das Schallisolierelement 64 und das Anlageelement 66 in gegenseitige Anlage gelangen. Das Anlageelement 66 ist bei hergestellter Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell 92 und der Achse 94, in Richtung einer Federrückstellkraft der Vielzahl von sechs Federungselementen 48-58 gesehen, vor der Zusatz-Federungseinheit 46 angeordnet.
Durch die Federeigenschaften der verwendeten Tellerfedern kann bei Überschreitung der vorbestimmten ersten Einfederungstiefe eine gewünschte, nichtlinear progressive Federkennlinie erreicht werden.
In 3 ist eine schematische Rückansicht der Längs-Blattfedervorrichtung 10 gemäß der 1 mit einer alternativen Ausführungsform einer Zusatz-Federungseinheit 68 in einem nur statisch mit der Karosserielast des Kraftfahrzeugs belasteten Zustand der Längs-Blattfedervorrichtung 10 und in gleicher Ansicht wie 2 dargestellt. Die Zusatz- Federungseinheit 68 ist vom Schutzumfang der Ansprüche nicht umfasst. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden im Folgenden nur die Unterschiede zur vorhergehenden Ausführungsform der Zusatz-Federungseinheit 46 beschrieben.
Bei der Zusatz-Federungseinheit 68 gemäß der 3 ist im Unterschied zur Zusatz-Federungseinheit 46 gemäß der 2 ein zusätzliches Federungselement 70 vorgesehen, dass in Stabform ausgeführt ist und aus einem gummi-elastischen Material, beispielsweise Butadien-Kautschuk, besteht. Das in Stabform ausgeführte Federungselement 70 weist eine entlang seiner Erstreckungslänge in zusammenhängenden Abschnitten variierende, senkrecht zur Erstreckungslänge angeordnete Querschnittsfläche auf. Das stabförmige Federungselement 70 ist parallel zur vertikalen Richtung (Z-Richtung) ausgerichtet und mit einem Ende an einer Unterseite des Anschlusselements 60 angeordnet, das an der zuoberst angeordneten Tellerfeder fest angebracht ist. Eine Erstreckungslänge des stabförmigen Federungselements 70 in vertikaler Richtung ist geringer als eine Erstreckungslänge der Vielzahl von bevorzugt sechs übereinander angeordneten Tellerfedern. Auf diese Weise ist das gummi-elastisches Material aufweisende Federungselement 70 dazu vorgesehen, oberhalb einer vorbestimmten zweiten Einfederungstiefe, die absolut größer ist als die vorbestimmte erste Einfederungstiefe, eine zusätzliche Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell 92 und der Achse 94 herzustellen.
Eine Federkennlinie der Zusatz-Federungseinheit 68 ist daher in einem Bereich zwischen der vorbestimmten ersten Einfederungstiefe und der vorbestimmten zweiten Einfederungstiefe durch die übereinander angeordneten Tellerfedern bestimmt. Bei Einfederungstiefen oberhalb der vorbestimmten zweiten Einfederungstiefe ist die Federkennlinie der Zusatz-Federungseinheit 68 durch eine Kombination der Federkennlinie der vertikal übereinander (d.h. kräftemäßig in Reihe) angeordneten Tellerfedern mit der Federkennlinie des kräftemäßig parallel angeordneten, stabförmigen Federungselements 70 festgelegt.
In 4 ist eine schematische Rückansicht der Längs-Blattfedervorrichtung 10 gemäß der 1 mit einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Zusatz-Federungseinheit 72 in einem nur statisch mit der Karosserielast des Kraftfahrzeugs belasteten Zustand der Längs-Blattfedervorrichtung 10 und in gleicher Ansicht wie 2 dargestellt. Die Zusatz- Federungseinheit 72 ist vom Schutzumfang der Ansprüche nicht umfasst. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden im Folgenden nur die Unterschiede zur vorhergehenden Ausführungsform der Zusatz-Federungseinheit 68 beschrieben.
Bei der Zusatz-Federungseinheit 72 gemäß der 4 ist im Unterschied zur Zusatz-Federungseinheit 68 gemäß der 3 eine Vielzahl von bevorzugt drei Federungselementen 48, 58, 74 vorgesehen, von denen zwei Federungselemente 48, 58 als konzentrisch in vertikaler Richtung (Z-Richtung) und kräftemäßig in Reihe angeordnete Tellerfedern ausgebildet sind. Ein drittes Federungselement 74 der Vielzahl von drei Federungselementen 48, 58, 74 ist in Stabform ausgeführt und besteht aus einem gummi-elastischen Material, beispielsweise Butadien-Kautschuk. Das in Stabform ausgeführte Federungselement 74 weist eine entlang seiner Erstreckungslänge in zusammenhängenden Abschnitten variierende, senkrecht zur Erstreckungslänge angeordnete Querschnittsfläche auf. Wie auch in 3 erkennbar hat das in Stabform ausgeführte Federungselement 74 in Hochrichtung gesehen beabstandete, umfängliche Einschnitte und verjüngt sich in der Zeichnungsebene von oben nach unten, wobei ein in der Zeichnungsebene unteres Ende eben abgeflacht ist. Das stabförmige Federungselement 74 ist parallel zur vertikalen Richtung (Z-Richtung) ausgerichtet und mit einem Ende an einer Unterseite des Anschlusselements 62 anvulkanisiert, das an der zuunterst angeordneten Tellerfeder fest angebracht ist, wobei ein Durchmesser des stabförmigen Federungselements 74 an der Verbindungsstelle einem Durchmesser des Anschlusselements 62 entspricht.
Dadurch kann im Vergleich zur Ausführungsform gemäß der 3 ein Schallisolierelement an der unteren Oberfläche des an der zuunterst angeordneten Tellerfeder angebrachten Anschlusselements 62 entfallen.
Bei einem Erreichen der vorbestimmten ersten Einfederungstiefe ist über die Zusatz-Federungseinheit 72 eine Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell 92 und der Achse 94 hergestellt. Dabei sind die Federungselemente 48, 58, 74 der Vielzahl von drei Federungselementen 48, 58, 74 für eine durch Herstellung der Wirkverbindung zwischen Fahrgestell 92 und Achse 94 in die Zusatz-Federungseinheit 72 eingeleitete Kraft kräftemäßig in Reihe angeordnet, wodurch zunächst eine vergleichsweise weiche Federung bewirkt ist. Bei einer weiteren Erhöhung der Einfederungstiefe wird die Federkennlinie der Zusatz-Federungseinheit 72 zunehmend von den nichtlinear progressiven Federeigenschaften des stabförmig ausgebildeten Federungselements 74 aus gummi-elastischem Material bestimmt.
5 zeigt eine schematische Rückansicht der Längs-Blattfedervorrichtung 10 gemäß der 1 mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Zusatz-Federungseinheit 76 in einem nur statisch mit der Karosserielast des Kraftfahrzeugs belasteten Zustand der Längs-Blattfedervorrichtung 10 in gleicher Ansicht wie 2.
Die Zusatz-Federungseinheit 76 weist eine Vielzahl von zwei Federungselementen 78, 80 auf. Ein erstes Federungselement 78 der Vielzahl von Federungselementen 78, 80 ist von einer Schraubendruckfeder gebildet, die aus Federstahl hergestellt ist. Ein zweites Federungselement 80 der Vielzahl von Federungselementen 78, 80 ist in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet und besteht aus einem gummi-elastischen Material, beispielsweise aus Chlorbutadien-Kautschuk. Bei der Herstellung des zweiten Federungselements 80 durch Vulkanisieren wird die Schraubendruckfeder 78 derart in einer kegelstumpfförmigen Vulkanisierform gehaltert, dass eine Mittellinie 82 der Schraubendruckfeder 78 mit einer Mittellinie der Vulkanisierform übereinstimmt. Nach einem Füllen der kegelstumpfförmigen Vulkanisierform mit dem gummi-elastischen Material ist das erste Federungselement 78 vollständig, ohne Ausbildung eines inneren Hohlraums, in dem zweiten Federungselement 80 eingebettet.
Längenänderungen durch bei bestehender Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell 92 und der Achse 94 auf die Zusatz-Federungseinheit 76 eingeleitete Kräfte sind für das erste Federungselement 78 und das zweite Federungselement 80 gleich. Somit sind die Federungselemente 78, 80 der Vielzahl von zwei Federungselementen 78, 80 kräftemäßig parallel angeordnet.
Bei der Herstellung des zweiten Federungselements 80 wurde am Ort der Grundfläche 84 des Kegelstumpfs ein Anschlusselement 88 in Form einer kreisförmigen Stahlplatte gleichen Durchmessers eingesetzt, das zur Anbindung der Zusatz-Federungseinheit 76 an das Fahrgestell 92 des Kraftfahrzeugs dient. Zudem wurde zum Erreichen einer gleichmäßigen Flächenpressung am Ort der Wirkverbindung in einem vorbestimmten Abstand zur Deckfläche 86 des Kegelstumpfs ein Ausgleichselement 90 in Form einer kreisförmigen Stahlplatte eingesetzt, wobei das Ausgleichselement 90 vollständig in der Kegelstumpfform des zweiten Federungselements 80 eingebettet ist.
Das gummi-elastische Material des zweiten Federungselements 80 zwischen dem Ausgleichselement 90 und der Deckfläche 86 des Kegelstumpfs übernimmt die Funktion eines Schallisolierelements.
Bezugszeichenliste

10: Längs-Blattfedervorrichtung
12: Blattfedereinheit
14: Blattfederelement
16: Kopplungsvorrichtung
18: U-Schraubbügel
20: oberes Übergangselement
22: unteres Übergangselement
24: Akustiktrennelement
26: Haltebügel
28: obere Gleitlagerbuchse
30: obere Querachse
32: untere Gleitlagerbuchsen
34: untere Querachse
36: vordere Gleitlagerbuchse
38: äußerer Hohlzylinder
40: Gummifüllung
42: innerer Hohlzylinder
44: vordere Querachse
46: Zusatz-Federungseinheit
48: Federungselement
50: Federungselement
52: Federungselement
54: Federungselement
56: Federungselement
58: Federungselement
60: Anschlusselement
62: Anschlusselement
64: Schallisolierelement
66: Anlageelement
68: Zusatz-Federungseinheit
70: Federungselement
72: Zusatz-Federungseinheit
74: Federungselement
76: Zusatz-Federungseinheit
78: Federungselement
80: Federungselement
82: Mittellinie
84: Grundfläche
86: Deckfläche
88: Anschlusselement
90: Ausgleichselement
92: Fahrgestell
94: Achse
96: (Vorwärts-) Fahrtrichtung

Claims

Längs-Blattfedervorrichtung (10) zur Federung einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, aufweisend - eine länglich ausgebildete Blattfedereinheit (12), - eine Kopplungsvorrichtung (16) zur mechanischen Kopplung der Blattfedereinheit (12) an eine Achse (94) eines Kraftfahrzeugs, - zumindest eine Zusatz-Federungseinheit (76), die in im Wesentlichen vertikaler Richtung zwischen einem Fahrgestell (92) und der Achse (94) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Federungseinheit (76) in seitlicher Richtung von der Blattfedereinheit (12) beabstandet angeordnet ist, eine Vielzahl von Federungselementen (78, 80) mit gleichgerichteter Rückfederungskraft aufweist und dazu vorgesehen ist, oberhalb einer vorbestimmten ersten Einfederungstiefe eine Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell (92) und der Achse (94) herzustellen, und ein erstes Federungselement (78) der Vielzahl von Federungselementen (78, 80) als Schraubenfeder ausgebildet und ein zweites Federungselement (80) der Vielzahl von Federungselementen (78, 80) aus einem gummi-elastischen Material hergestellt ist, wobei das erste Federungselement (78) im Wesentlichen vollständig in dem zweiten Federungselement (80) eingebettet ist.
Längs-Blattfedervorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anlageelement (66) vorgesehen ist, das bei hergestellter Wirkverbindung zwischen dem Fahrgestell (92) und der Achse (94), in Richtung zumindest einer Federrückstellkraft der Vielzahl von Federungselementen (78, 80) gesehen, vor der Zusatz-Federungseinheit (76) angeordnet ist.
Längs-Blattfedervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anschlusselement (88) mit einer ebenen Oberfläche vorgesehen ist, das mit einem Federungselement (80) der Vielzahl von Federungselementen (80) fest verbunden ist.
Längs-Blattfedervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungselemente (78, 80) der Zusatz-Federungseinheit (76) am Fahrgestell (92) des Kraftfahrzeugs anbringbar sind.
Kraftfahrzeug mit zumindest einem Paar mit einer Achse des Kraftfahrzeugs gekoppelten Längs-Blattfedervorrichtungen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federungselemente (78, 80) der zumindest einen Zusatz-Federungseinheit (76) zwischen dem Fahrgestell (92) und der Achse (94) des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.