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Die Erfindung bezieht sich auf eine Blattfedereinrichtung für eine Kraftfahrzeug-Radaufhängung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und weiterhin auf eine Kraftfahrzeug-Radaufhängung mit einer solchen Blattfedereinrichtung.
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Eine solche Blattfedereinrichtung ist beispielsweise aus der
DE 344 355 A und der
JP H05-8 625 A bekannt.
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Durch den Einsatz von Blattfedereinrichtungen aus faserverstärktem Kunststoff in einer Radaufhängung zur Abstützung des Fahrzeugaufbaus und/oder gegebenenfalls auch zum Zweck der Radführung lässt sich das Gewicht einer Kraftfahrzeugachse verringern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, für eine solche Kraftfahrzeug-Radaufhängung eine möglichst einfache Umsetzung einer Standhöhen- und/oder Federkraftvariation zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Blattfedereinrichtung gemäß Patentanspruch 1 sowie durch eine Kraftfahrzeug-Radaufhängung gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Blattfedereinrichtung sieht vor, dass das Koppelelement einen ersten Abschnitt zur Befestigung am Fahrzeugaufbau und einen zweiten Abschnitt zur Befestigung an der zweiten Blattfeder aufweist. Zur Veränderung der Axiallänge des Koppelelements sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt desselben gegeneinander verstellbar ausgebildet. Durch Einbau zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Blattfedereinrichtung, nämlich über die zweite Blattfeder lässt sich über eine Verstellung der Axiallänge eine Anpassung der Standhöhe und/oder der Federkraft in gleicher Standhöhe vornehmen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
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In einer ersten Ausführungsvariante ist die Axiallänge des Koppelelements manuell verstellbar. Dadurch kann die Standhöhe bei Stillstand des Fahrzeugs von Hand eingestellt werden.
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In einer zweiten Ausführungsvariante ist die Axiallänge des Koppelelements motorisch verstellbar. Dies gestattet eine Niveauanpassung auch während des Fahrbetriebs. Anderweitige Aktuatoren zur Niveauregulierung können in diesem Fall entfallen. Vielmehr kann eine solche vorliegend in das Koppelelement einbezogen werden, um Bauraum einzusparen.
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Im Rahmen einer motorischen Verstellbarkeit kann ein Motor zur Verstellung der Axiallänge an dem Koppelelement angebracht sein, um mit diesem eine Baueinheit zu bilden.
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Weiterhin kann ein Niveausensor an dem Koppelelement angeordnet und damit in die Baueinheit des Koppelelements einbezogen sein.
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Vorzugsweise ist dem Koppelelement ein Steuergerät zugeordnet, welches unter Berücksichtigung eines Signals des Niveausensors den Motor des Koppelelements ansteuert, um eine Axiallänge des Koppelelements einzustellen.
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Eine Verstellbarkeit zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt des Koppelelements zur Verstellung der Axiallänge kann beispielsweise über eine Gewindeeinrichtung realisiert werden, welche den ersten und zweiten Abschnitt des Koppelelements miteinander koppelt.
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Zur Vermeidung von Zwängungen infolge der gewünschten Verformungen der Blattfedereinrichtung können gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der erste Abschnitt des Koppelelements einen ersten Gummipuffer zur Abstützung gegen den Fahrzeugaufbau und der zweite Abschnitt des Koppelelements einen zweiten Gummipuffer zur Abstützung gegen den freien Endabschnitt der zweiten Blattfeder aufweisen.
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Die vorstehend erläuterte Blattfedereinrichtung wird erfindungsgemäß in einer Kraftfahrzeug-Radaufhängung je Radseite eingesetzt, wobei sich die erste und zweite Blattfeder jeweils in Fahrzeugquerrichtung erstreckt oder mit dieser bei Betrachtung in einer horizontalen Ebene einen Winkel von maximal +/-15° einschließt, wobei die Blattfedereinrichtung über die erste Blattfeder einen Radträger gegen einen Fahrzeugaufbau abstützt und weiterhin zusätzlich mittels des Koppelelements der zweiten Blattfeder von unten am Fahrzeugaufbau abgestützt ist.
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Vorzugsweise zeichnet sich die Kraftfahrzeug-Radaufhängung dadurch aus, dass das Koppelelement an einer Position am Fahrzeugaufbau befestigt ist, an dem bei einer konventionellen Achse eine Schraubenfeder oder eine Feder-Dämpfer-Einheit mit einem Ende befestigt ist. Unter einer konventionellen Achse ist jede beliebige Achse aus dem Stand der Technik zu verstehen, wobei eine daran einenends befestigte Schraubenfeder oder Feder-Dämpfer-Einheit einen definierten Anbindungspunkt am Fahrzeugaufbau aufweist. Vorteilhafterweise ist dadurch eine einfache Integration der neuen Kraftfahrzeug-Radaufhängung an einen bestehenden Fahrzeugaufbau möglich, ohne weitere Fertigungsschritte für den Fahrzeugaufbau vorsehen zu müssen.
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Über das Koppelelement werden Vertikalkräfte von der Blattfedereinrichtung an den Fahrzeugaufbau übertragen.
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Je nach geforderter Standhöhe kann das Koppelelement im bereits verbauten Zustand an das jeweilige Fahrzeug angepasst werden. Diese Anpassung kann, wie oben bereits erwähnt, manuell oder motorisch vorgenommen werden, indem die Axiallänge des Koppelelements verstellt wird.
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Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung der Blattfedereinrichtung eine in Bezug auf die Hochrichtung eines Kraftfahrzeugs geringe Bauhöhe mit einem hohen Energieaufnahmevermögen.
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Die erfindungsgemäße Blattfedereinrichtung kann in einer Kraftfahrzeug-Radaufhängung einen herkömmlichen Federlenker mit einer an diesem abgestützten Aufbaufeder ersetzen, und zwar insbesondere auch derart, dass die herkömmlichen rad- und aufbauseitigen Anbindungsstellen erhalten bleiben.
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Die Erfindung ermöglicht eine besonders leichte und kostengünstige Achse mit integrierter Standhöhenanpassung, die sich insbesondere für Hinterachsen von Personenkraftfahrzeugen und leichten Nutzfahrzeugen eignet, ohne jedoch auf diese Einsatzzwecke beschränkt zu sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
- 1 die Verwendung einer Blattfedereinrichtung in einer beispielhaften Ausführungsform in einer Kraftfahrzeug-Radaufhängung,
- 2 eine Detailansicht der Blattfedereinrichtung aus 1,
- 3 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Koppelelement, und in
- 4 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Koppelelement nach der Erfindung.
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Die in 1 dargestellte Kraftfahrzeug-Radaufhängung 1 umfasst je Radseite einen Radträger 2, der über mehrere Radführungsglieder gegen einen Fahrzeugaufbau 3, worunter vorliegend auch eine fahrzeugaufbaufeste Struktur wie ein Hilfsrahmen 3 und dergleichen verstanden wird, abgestützt ist. Die Radführungsglieder umfassen beispielsweise je Radseite einen Längslenker 40 sowie einen oberen Querlenker 41 und einen unteren Querlenker 42. Jedoch sind hier auch andere Achs- und Lenkeranordnungen möglich.
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Weiterhin ist ein Schwingungsdämpfer 4 angedeutet, welcher sich mit einem Ende am Radträger 2, gegebenenfalls auch an einem Radführungsglied, und mit seinem anderen Ende am Fahrzeugaufbau 3 abstützt.
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Die vorliegende Radaufhängung 1 kann ohne eine Schraubenfeder zur Abstützung der Fahrzeugmasse ausgeführt sein. Deren Funktion wird vorliegend durch eine Blattfedereinrichtung 10 übernommen. Es ist jedoch möglich, in einer Radaufhängung 2, welche eine solche Blattfedereinrichtung 10 beinhaltet, zusätzlich herkömmliche Schraubenfedern zur Abstützung der Fahrzeugmasse einzusetzen.
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Die Blattfedereinrichtung 10 weist zwei Blattfedern 11, 12 auf, die vorzugswiese aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) gefertigt sind.
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Die Blattfedern 11, 12 der Blattfedereinrichtung 10 erstrecken sich vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung y. Die erste Blattfeder 11 ist mit einem ersten Endabschnitt 11b an einer ersten Befestigungseinrichtung 14 und darüber am Radträger 2 angekoppelt, und mit einem weiteren Endabschnitt 11a an einer zweiten Befestigungseinrichtung 13. Fahrzeugaufbau 3 angekoppelt.
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An der zweiten Blattfeder 12 greift ein Koppelelement 15 an, welches die Blattfedereinrichtung 10 mit dem Fahrzeugaufbau 3 verbindet. Über das Koppelelement 15 ist es möglich, Relativbewegungen gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 oder der fahrzeugaufbaufesten Struktur, welche sich infolge der Verformung der Blattfedereinrichtung 10 kaum vermeiden lassen, zu kompensieren.
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Zudem wird vorliegend über das Koppelelement 15 eine Standhöhenanpassung ermöglicht. Dazu weist das Koppelelement einen ersten Abschnitt 15a zur Befestigung am Fahrzeugaufbau 3 und einen zweiten Abschnitt 15b zur Befestigung an der Blattfedereinrichtung 10 auf. Dabei sind der erste Abschnitt 15a und der zweite Abschnitt 15b zur Veränderung der Axiallänge des Koppelelements 15 gegeneinander verstellbar. Durch die Veränderung der Axiallänge des Koppelelements 15 können die Standhöhe H des Fahrzeugaufbaus 3 oder die Federkraft bei gleicher Standhöhe H je nach Bedarf angepasst werden, wie dies aus 1 ersichtlich ist. Dies kann insbesondere auch dann erfolgen, wenn die Radaufhängung 1 einschließlich Koppelelement 15 bereits am Fahrzeug montiert ist.
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3 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsvariante eines Koppelelements 15, dessen Axiallänge rein manuell verstellbar ist und wie es beispielsweise in der in 1 und 2 dargestellten Blattfedereinrichtung 10 anstelle des darin abgebildeten Koppelelementes 15 eingesetzt werden kann..
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Beide Abschnitte 15a und 15b des Koppelelements 15 weisen jeweils einen im Wesentlichen druck- und zugsteif ausgebildeten Stützkörper 15c bzw. 15d auf und sind über eine Gewindeeinrichtung miteinander gekoppelt. Dazu können an den Stützkörpern 15c bzw. 15d Gewindeabschnitte 15cR und 15dL mit entgegengesetzter Gewindesteigung vorgesehen sein, welche über eine Muffe 16 miteinander gekoppelt sind. Durch Drehen der Muffe 16 bewegen sich je nach Drehrichtung der Muffe 16 der erste und zweite Abschnitt 15a und 15b aufeinander zu oder voneinander weg. Zur Fixierung kann die Muffe 16 gegebenenfalls mit einer Kontermutter 17 gekontert werden. Es muss betont werden, dass der dargestellte Mechanismus zur Erzielung einer Axiallängenverstellung lediglich dem Zweck der Veranschaulichung einer Verstellmöglichkeit dient. Anstelle des dargestellten Mechanismus sind auch andere Mechanismen einsetzbar, welche es gestatten, die Axiallänge des Koppelelements 15 zu verändern.
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Das Koppelelement 15 weist ferner Gummipuffer 15e und 15f zur Abstützung gegen den Fahrzeugaufbau 3 sowie gegen die zweite Blattfeder 12 der Blattfedereinrichtung 10 auf. Dabei ist ein erster Gummipuffer 15e zur Abstützung gegen den Fahrzeugaufbau 3 am ersten Abschnitt 15a und ein zweiter Gummipuffer 15f am zweiten Abschnitt 15b zur Abstützung gegen die zweite Blattfeder 12 der Blattfedereinrichtung 10 angeordnet.
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An den axialen Enden der Stützkörper 15c und 15e können Zapfen 15g und 15h ausgebildet sein, welche den jeweiligen Gummipuffer 15e und 15f durchdringen und der Lagefixierung der beiden Abschnitte 15a und 15b des Koppelelements 15 am Fahrzeugaufbau 3 sowie an der zweiten Blattfeder 12 der Blattfedereinrichtung 10 dienen, wo korrespondierende Öffnungen vorgesehen sein können.
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Die Gummipuffer 15e und 15f vermeiden Zwängungen beim Verformen und Verschwenken der Blattfedereinrichtung 10, so dass das Verformungspotential der Blattfedereinrichtung 10 gut ausgenutzt werden kann. Zudem kann einer Geräuschbildung entgegengewirkt werden.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines Koppelelements 15', dessen Axiallänge motorisch verstellbar ist und welches ebenfalls beispielsweise in der in 1 und 2 dargestellten Blattfedereinrichtung 10 anstelle des darin abgebildeten Koppelelementes 15 eingesetzt werden kann. Dieses ist dem Mechanismus aus 3 nachempfunden, ohne dass die Erfindung auf die konkret dargestellte Variante beschränkt wäre. Zur Einkopplung eines Antriebsmoments eines Motors 17', welcher beispielsweise ein Elektromotor sein kann, kann die Muffe 16' an ihrem Umfang mit einer Verzahnung versehen sein, welche mit einer vom Motor 17' angetriebenen Schnecke 18' oder Ritzel kämmt. Anstelle eines elektrischen Antriebs ist auch ein hydraulischer oder pneumatischer Aktuator zur Veränderung der Axiallänge des Koppelelements 15' einsetzbar.
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Der Motor 17' kann so an dem Koppelelement 15' angeordnet sein, das beide eine gemeinsam verbaubare Einheit bilden. Es ist jedoch auch möglich, einen Motor 17' unabhängig vom Koppelelement 15' zu montieren.
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Über den Motor 17' wird eine Verstellung der Axiallänge des Koppelelements 15' auch während des Fahrbetriebs möglich. Dies gestattet es, über das Koppelelement 15' eine Niveauregulierung vorzunehmen. Hierzu kann das Signal eines Niveausensors 19' herangezogen werden, mit dem die Standhöhe des Fahrzeugs mittelbar oder unmittelbar erfasst werden kann.
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Auch der Niveausensor 19' kann gegebenenfalls an dem Koppelelement 15 angeordnet werden.
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Ein Steuergerät 30 steuert unter Berücksichtigung eines Signals des Niveausensors 19' den Motor 19' derart an, um eine gewünschte Axiallänge des Koppelelements 15' einzustellen.
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In einer möglichen Ausführungsvariante ist der Niveausensor 19' am ersten Abschnitt 15a des Koppelelements 15' festgelegt und erfasst beispielsweise den Abstand zur darunterliegenden Blattfedereinrichtung 10.
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Die dargestellte und oben erläuterte Kraftfahrzeug-Radaufhängung 1 ist lediglich beispielhafter Natur. Sie dient dazu, die Einbaulage der Blattfedereinrichtung 10 mit einem Koppelelement 15 bzw. 15' in einer solchen näher zu erläutern. Es muss daher ausdrücklich betont werden, dass entsprechende Blattfedereinrichtungen 10 und Koppelelemente 15 bzw. 15' auch in anderen Radaufhängungen als dargestellt zum Einsatz kommen können, um die Masse des Fahrzeugaufbaus gegen die Fahrzeugräder abzustützen und gegebenenfalls zusätzlich Radführungsaufgaben zu übernehmen.
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Die oben erläuterte Blattfedereinrichtung 10 ist derart in die Radaufhängung 1 eingebaut, dass sich die Blattfedern 11, 12 in Fahrzeugquerrichtung y erstrecken, so dass diese mit der Fahrzeugquerrichtung y bei Betrachtung in einer horizontalen Ebene xy einen Winkel von vorzugsweise maximal +/-15° einschließt.
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Ferner kann sich die Blattfedereinrichtung 10 sehr weit in Richtung Fahrzeugmitte erstrecken, wodurch sich eine große Länge mit entsprechend hohem Energieabsorptionsvermögen ergibt. Zudem bleibt die Bauhöhe in Fahrzeughochrichtung z gering.
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In Ruhestellung des Fahrzeugs auf einer horizontalen Fläche kann die erste Blattfedereinrichtung 10 horizontal verlaufen, d.h. mit einer horizontalen Ebene xy einen Winkel von vorzugsweise maximal +/- 10° einschließen.
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Die ersten Befestigungseinrichtungen 13 der beiden Blattfedereinrichtungen 10 einer Kraftfahrzeugachse sind in Fahrzeugquerrichtung in einem Mittelbereich angeordnet, welcher in Fahrzeugquerrichtung durch die Längsträger des Fahrzeugaufbaus 3 begrenzt wird. Hierdurch ergibt sich eine flachbauende Kraftfahrzeugachse, welche eine niedrige Kofferraum- bzw. Laderaumkante und eine hohe Kofferraum- bzw. Laderaumbreite ermöglicht.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele und Abwandlungen dienen dazu, die Ausführbarkeit der Erfindung zu belegen. Technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiter Einzelmerkmale erläutert wurden, können auch unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, selbst wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die konkret beschrieben Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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| 1 |
Kraftfahrzeug-Radaufhängung |
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| 2 |
Radträger |
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| 3 |
Fahrzeugaufbau, Hilfsrahmen |
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| 4 |
Schwingungsdämpfer |
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| 10 |
Blattfedereinrichtung |
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| 11 |
erste Blattfeder |
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| 11a |
gebundener Endabschnitt der ersten Blattfeder 11 |
| 11b |
freier Endabschnitt der erste Blattfeder 1112 zweite Blattfeder |
| 12a |
gebundener Endabschnitt der zweiten Blattfeder 12 |
| 12b |
freier Endabschnitt der zweiten Blattfeder 12 |
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| 13 |
erste Befestigungseinrichtung |
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| 14 |
zweite Befestigungseinrichtung |
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| 15, 15' |
Koppelelement |
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| 15a |
erster Abschnitt |
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| 15b |
zweiter Abschnitt |
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| 15c |
erster Stützkörper |
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| 15d |
zweiter Stützkörper |
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| 15cR |
Gewindeabschnitt (rechtssteigend) |
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| 15dL |
Gewindeabschnitt (linkssteigend) |
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| 15e |
erster Gummipuffer |
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| 15f |
zweiter Gummipuffer |
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| 15g |
Zapfen |
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| 15h |
Zapfen |
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| 16, 16' |
Muffe |
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| 17 |
Kontermutter |
x |
Fahrzeuglängsrichtung |
| 17' |
Motor |
y |
Fahrzeugquerrichtung |
| 18' |
Schnecke oder Ritzel |
z |
Fahrzeughochrichtung |
| 19' |
Niveausensor |
H |
Standhöhe |
| 30 |
Steuergerät |
|
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