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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbund-Blattfeder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verbindung einer Radachse für ein Radpaar eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer gefederten Masse des Fahrzeugs und die Verwendung einer Verbund-Blattfeder nach Anspruch 7 sowie ein hydraulisches Buchsenelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Bei Kraftfahrzeugen machen die Komponenten der Fahrzeugfederung als Bestandteil der Radaufhängung nicht nur einen wesentlichen Anteil des Fahrzeug-Gesamtgewichtes aus, sondern bestimmen auch maßgeblich die Fahreigenschaften und den Fahrkomfort.
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Die
KR 10 2005 032 738 A befasst sich mit einer Blattfederbuchse und geht lediglich auf Blattfedern ein. Die Buchse für die Blattfeder weist einen hohlzylindrischen Körper auf, welcher an das Federauge angepasst ist. Flansche des Körpers sind ebenfalls hohl. In dem Körper und in den Flanschen ist eine Flüssigkeit angeordnet. Schäkel weisen innenseitig konkave Nuten auf, an denen sich die Flansche lagesicher anlegen. Der federaugenabschnitt der Blattfeder wird an dem Hohlkörper angelegt, wobei der Schäkelbolzen in den Hohlkörper, also in dessen Durchstecköffnung, eingesteckt wird. Ein Schmiernippel, ist vorgesehen, durch welchen Schmiermittel in den Schäkelbolzen eingeleitet wird. Das Schmiermittel kann durch Austrittsöffnungen in der Schäkelbolzenwand austreten.
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Die
DE 39 27 905 A1 offenbart ein hydraulisch gedämpftes Gummilager mit einem Innenrohr, einem konzentrisch dazu mit Abstand angeordneten Außenrohr und dazwischen eingesetztem Gummiteil, in welchem zumindest zwei dämpfungsmittelgefüllte Kammern angeordnet sind, wobei zumindest zwei der Kammern über Strömungsverbindungen miteinander verbunden sind. Das Dämpfungsmittel ist mit einem Überdruck beaufschlagt. Es findet sich ein Hinweis darauf hin, dass vier Kammern vorgesehen sein könnten, wobei eine Strömungsverbindung die Kammern verbindet.
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Die
DE 10 2010 051 560 A1 befasst sich mit einer Blattfeder und einem Verfahren zu deren Herstellung, wobei auch Lagerbuchsen die als Stahl-Gummi-Stahl-Lagerbuchsen ausgeführt sein können erwähnt werden.
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Die
DE 100 29 268 A1 offenbart eine hydraulisch gedämpfte Montagevorrichtung, die einen innerhalb einer Hülse angeordneten zentralen Verankerungsteil aufweist. Jeweilige Teile eines vibrierenden Maschinenbauteils sind dann mit dem zentralen Verankerungsteil und der Hülse verbunden. Zwischen Flanschen des zentralen Verankerungsteils und einem Vorsprung der Hülse gibt es einen elastischen Körper, der durch Durchgänge verbundene Kammern enthält. Die Kammern erstrecken sich so, dass sie gegenüber der axialen und der radialen Richtung der Montagevorrichtung geneigt sind. In dieser Weise sollen axiale Schwingungen durch axiale Flüssigkeitsbewegungen zwischen den Kammern gedämpft und radiale Schwingungen durch Flüssigkeitsbewegungen von einer Seite des zentralen Verankerungsteils zu der anderen gedämpft werden können.
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Die
DE 11 2013 003 947 T5 befasst sich mit einer flüssigkeitsdichten Buchse. Eine erste Düsenöffnung stellt eine Verbindung zwischen einer ersten Flüssigkeitskammer und einer dritten Flüssigkeitskammer her, die in Paaren ausgebildet sind, um eine Volumenänderung in entgegengesetzter Richtung hervorzurufen, und eine zweite Düsenöffnung stellt eine Verbindung zwischen einer zweiten Flüssigkeitskammer und einer vierten Flüssigkeitskammer her. Zwischen der ersten Flüssigkeitskammer und der zweiten Flüssigkeitskammer sowie zwischen der dritten Flüssigkeitskammer und der vierten Flüssigkeitskammer wird eine Volumenänderungsdifferenz erzeugt. Ein erster Verbindungskanal kommuniziert zwischen einem zweiten Flüssigkeitskammer-Seitenabschnitt der zweiten Düsenöffnung und einem der zweiten Flüssigkeitskammer benachbarten Abschnitt der ersten Düsenöffnung.
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Bei Kraftfahrzeugen kommen verschiedene Varianten für die Aufhängungen der Räder eines Fahrzeugs zum Einsatz. Unterschieden werden kann zwischen der Einzelradaufhängung und einer Starrachsenradaufhängung. Während Einzelradaufhängungen schwerpunktmäßig bei Personenkraftfahrzeugen eingesetzt werden, wird die Starrachsenradaufhängung bei Hinterachsen von Nutzfahrzeugen verwendet. Bei einer solchen Starrachsenradaufhängung sind die beiden endständigen Räder über eine einzige starre Achse miteinander verbunden. Der wesentliche Vorteil dieser Radaufhängung ist die einfache Herstellung und die geringere Komplexität der Parameter im Betrieb. In der Variante einer sogenannten Hotchkiss-Radaufhängung ist die durchgehende starre Achse auf einzelnen Blattfedern abgestützt. Diese Blattfedern erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs, also in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung). Senkrecht zur Längsrichtung der Blattfeder, also im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung, in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) spricht man dagegen von der lateralen Erstreckung. An beiden Enden ist die Blattfeder jeweils über ein Lager typischerweise mit dem Fahrzeugaufbau verbunden.
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Der wesentliche Nachteil von Hotchkiss-Radaufhängungen ist die typischerweise geringe laterale Steifigkeit. Die Komponenten eines Hotchkiss-Hinterrad-Federungssystems müssen daher eine ausreichende laterale Steifigkeit aufweisen und gleichzeitig das gewünschte Verhalten bei Stoß- und/oder Aufpralleinwirkung oder asymmetrischer Belastung für eine ausreichende Fahrsicherheit und einen ausreichenden Fahrkomfort bereitstellen. Sollen Metall-Blattfedern durch Blattfedern aus Verbundmaterial, sogenannte Verbund-Blattfedern, ersetzt werden, müsste deren Breite gegenüber einer Stahl-Blattfeder erhöht werden, um die notwendige laterale Steifigkeit beizubehalten. Breitere Verbund-Blattfedern bzw. Blattfedern mit einer größeren lateralen Ausdehnung sind jedoch aufgrund des beschränkten Platzangebots unvorteilhaft. Entscheidend ist daher die Gestaltung der Lagerung der Blattfeder.
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Die
DE 10 2016 206 298 A1 beschreibt ein Aufhängungssystem mit einer Fahrzeugachse und zwei Federanordnungen mit je einer Blattfeder. Jede Blattfeder ist dabei an einem ersten Ende direkt und in einem zweiten Ende über einen Verbindungsarm mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Mittels eines Stabilisatorenelements am Verbindungsarm kann bei ungleichseitigem Einfedern eine Rückstellkraft erzeugt werden, wodurch die Wankstabilisierung bei der durchgehenden Achse optimiert wird.
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In der US 2017 / 0 166 025 A1 wird eine unerwünschte radiale Aufweitung einer Gummieinlage eines Lagerelements für eine Blattfeder dadurch verhindert, dass zwischen einer äußeren Hülse und der Gummieinlage ein ringförmiges Rückhalteelement eingefügt wird. Zwischen dem Rückhalteelement und der Gummieinlage bilden sich zwei ringförmige Kammern aus, die mit einem Schmiermittel gefüllt sind. Dadurch wird eine radiale Ausdehnung der elastischen Gummieinlage vermieden.
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Aus dem Stand der Technik ist ferner in der
JP 2010 - 084 790 A ein hydraulisches Lagerelement für eine Metall-Blattfeder bekannt. Das Lagerelement weist eine innere Metallhülse, eine Gummieinlage und eine äußere Metallhülse auf. Die äußere Metallhülse ist bereichsweise unterbrochen, wobei die Gummieinlage in diesen Bereichen Vertiefungen aufweist. Diese im Wesentlichen zylindrische Vorrichtung wird von einer elastischen und fluiddichten Membran umschlossen, womit sich im Bereich der Durchbrechungen bzw. Vertiefungen Fluidkammern und Verbindungskanäle zwischen den Fluidkammern ausbilden. Die fluiddichte Membran ist gleichzeitig Bestandteil einer Metall-Blattfeder. Durch die Bewegung des Fluides in den Kanälen zwischen den Kammern wird eine dämpfende Wirkung bei Belastung der Blattfeder erzielt.
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Ein weiteres hydraulisches Lagerelement ist in der
US 5 553 834 A offenbart. Dabei ist die Gummieinlage zwischen einer inneren Metallhülse und einer äußeren Metallhülse durch mehrere Blattfederpakete ersetzt. Diese sind an der äußeren Metallhülse fest montiert und stehen mit der inneren Metallhülse in einer Wirkverbindung zur Dämpfung der Vibrationen im Betrieb. Zur weiteren Dämpfung sind die Blattfedern von einer öligen Flüssigkeit umgeben, wobei Kanäle zwischen den Blattfedern und den Außenwandungen des Lagerelements einen Ausgleich der Flüssigkeit ermöglichen.
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Die
DE 10 2004 014 328 A1 betrifft ein mit einer Hydrobuchse ausgebildetes Lagerelement, wobei in einem elastomeren Körper des Lagerelements wenigstens zwei Kammern zur Aufnahme eines fluiden Dämpfungsmittels ausgebildet und durch einen Kanal miteinander verbunden sind. Um das Lager auch im Bereich der Kammern gegenüber einer aus radialer Richtung auf die Kammern einwirkenden Kraft mit ausreichender Steifigkeit zu versehen, sind gegenüber den Kammern entlang des Umfangs versetzt angeordnete, in axialer Richtung verlaufende, Nuten vorgesehen. Diese Nuten ermöglichen eine vorgespannte Montage in der äußeren Aufnahmehülse, womit die Steifigkeit erhöht wird.
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Die Aufgabe der US 2017 / 0 100 977 A1 ist es, eine laterale Verformung einer Blattfeder, also eine Verformung quer zur Fahrtrichtung und somit quer zur Längsrichtung der Blattfeder zu verhindern. Dies wird gelöst, indem das Ende der Blattfeder von einer Klammer aufgenommen wird, die selbst wiederum mit einem Verbindungsbügel über eine Gleitlagerverbindung schwenkbar verbunden ist. Der Verbindungsbügel weist zusätzlich eine zweite Gleitlagerverbindung zur Verbindung mit dem Fahrzeug auf. Dies ermöglicht eine Ausgleichsbewegung der Blattfeder in Längsrichtung, womit die entsprechende Komponente der kardanischen Bewegung der Blattfeder absorbiert werden kann. Gleichzeitig weist der Verbindungsbügel eine hohe laterale Steifigkeit auf, welche ein unerwünschtes Durchbiegen der Blattfeder verhindert.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bieten Federungssysteme mit Verbund-Blattfedern noch Raum für Verbesserungen, insbesondere Raum für zusätzliche Gewichtseinsparungen, verringerte Teilekomplexität und vereinfachte Kopplungseinrichtungen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verbund-Blattfeder als Teil eines Federungssystems bereitzustellen. Insbesondere soll dabei eine deutliche Verbesserung der lateralen Steifigkeit des Radaufhängungssystems zur Verbesserung der Lenkungseigenschaften erreicht werden, ohne die Breite der Blattfedern zu erhöhen und den Fahrkomfort beispielsweise bei der Überfahrt von Schlagleisten zu beeinträchtigen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Verbund-Blattfeder zur Verbindung einer Radachse für ein Radpaar eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch die Verwendung einer Verbund-Blattfeder zur Verbindung einer Radachse für ein Radpaar eines Fahrzeugs mit einer gefederten Masse des Fahrzeugs in einer Hotchkiss-Hinterradaufhängung gemäß dem Anspruch 7 gelöst. Ferner gelingt die Lösung der Aufgabe durch ein hydraulisches Buchsenelement mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft eine Verbund-Blattfeder zur Verbindung einer Radachse für ein Radpaar eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit einer gefederten Masse des Fahrzeugs. Dabei weist die Verbund-Blattfeder einen länglichen Blattfeder-Grundkörper und mindestens ein Buchsenauge auf, wobei ein Buchsenelement mit einem das Buchsenauge aufweisenden Blattfeder-Verbindungsabschnitt verbunden ist und wobei das Buchsenelement aufweist
- - eine äußere erste Hülse
- - eine, koaxial zur ersten Hülse angeordnete, innere zweite Hülse und
- - eine Einlage, welche zwischen der ersten Hülse und der zweiten Hülse angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einlage vier Hydraulikkammern aufweist, die kreuzweise verschaltet sind, wobei eine erste Hydraulikkammer und eine zweite Hydraulikkammer, die in unterschiedlichen axialen Buchsenelementabschnitten und unterschiedlichen Buchsenelementkreissektoren angeordnet sind, über eine erste Hydraulikleitung und eine dritte Hydraulikkammer und eine vierte Hydraulikkammern, die in unterschiedlichen axialen Buchsenelementabschnitten und unterschiedlichen Buchsenelementkreissektoren angeordnet sind, über eine zweite Hydraulikleitung fluidleitend verbunden sind, und wobei in der Einlage zwischen der ersten Hydraulikkammer und der vierten Hydraulikkammer eine erste Aussparung und zwischen der zweiten Hydraulikkammer und der dritten Hydraulikkammer eine zweite Aussparung angeordnet ist, und wobei die Hydraulikkammern und die Hydraulikleitungen von der Einlage vollständig umschlossen sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für einen guten Fahrkomfort eine geringe longitudinale Steifigkeit des Radaufhängungssystems sowie eine ausreichende Dämpfung in longitudinaler Richtung wichtig ist, um einerseits die Übertragung von Stößen von der Fahrbahn über die Radaufhängung auf die gefederte Fahrzeugmasse zu reduzieren und andererseits die auf die gefederte Fahrzeugmasse übertragenen Schwingungen zu bedämpfen.
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Für den Fahrkomfort einer Hotchkiss-Hinterradaufhängung sind sowohl eine geringe Längssteifigkeit als auch eine ausreichende Dämpfung der vorderen Buchsenelemente zwischen den Blattfedern und der gefederten Masse zur Bedämpfung der beim Fahren verursachten Schwingungen entscheidend. Erfindungsgemäß befindet sich im Buchsenelement eine Einlage mit einer geeigneten Steifigkeit, insbesondere aus Gummi oder Kautschuk, wobei diese Einlage auch Aufgaben der Dämpfung übernimmt. Diese Dämpfungswirkung kann durch eine hydraulische Buchse, insbesondere eine Hydrobuchse, erheblich gesteigert werden. Hierbei ist ein Großteil (ca. 90 %) der Dämpfungsarbeit auf hydraulische Dämpfungsarbeit zurückzuführen. Daher sind wenigstens zwei Hydraulikkammern mit wenigstens einer gemeinsamen Hydraulikleitung verbunden, worin sich ein vorzugsweise inkompressibles Fluid, bspw. ein Öl, befindet, das sich innerhalb der Kammern und Leitungen der Einlage frei bewegt bzw. frei bewegen kann. Wird die Hydrobuchse durch Krafteinwirkungen, wie Stöße auf die ungefederte Fahrzeugmasse, insbesondere die Räder, oder daraus folgende Schwingungen belastet und/oder ausgelenkt, so wird durch das strömende Fluid eine hydraulische Dämpfung, insbesondere aus der Krafteinwirkung resultierender Schwingungen, ermöglicht. Anders ausgedrückt wird beim Einfedern einer Hydraulikkammer das darin befindliche Dämpfungsmittel über die Hydraulikleitung in die andere Hydraulikkammer verdrängt. Durch Dämpfung der Schwingungen wird der Fahrkomfort erhöht, insbesondere kann durch die hydraulische Dämpfung das Nachschwingen bzw. das Nachfedern reduziert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Buchsenelement mit dem Blattfeder-Verbindungsabschnitt verpresst und/oder durch Verpressen verbunden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und stabile Montage von Buchsenelement und Blattfeder, vorzugsweise in einem Arbeits- bzw. Montageschritt. Durch den form- und kraftschlüssigen Verbund können zudem Kräfte zwischen dem Buchsenelement und dem Buchsenauge der Blattfeder übertragen werden.
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Im Rahmen einer optionalen Weiterbildung der Erfindung ist das Buchsenelement der Verbund-Blattfeder im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und hat eine Mittelachse bzw. Zylinderachse, welche entlang einer Fahrzeugquerrichtung verläuft. Ferner ist damit eine erste Hydraulikkammer in einem ersten axialen Buchsenelementabschnitt über wenigstens eine erste Hydraulikleitung mit einer zweiten Hydraulikkammer in einem zweiten axialen Buchsenelementabschnitt und eine dritte Hydraulikkammer in dem ersten axialen Buchsenelementabschnitt über wenigstens eine zweite Hydraulikleitung mit einer vierten Hydraulikkammer in dem zweiten axialen Buchsenelementabschnitt verbunden.
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Dies ist so zu verstehen, dass eine gedachte Unterteilung des Buchsenelements in zwei axiale Abschnitte vorgenommen wird. Dadurch, dass eine Hydraulikleitung wenigstens zwei Hydraulikkammern miteinander verbindet, die in unterschiedlichen axialen Buchsenelementabschnitten angeordnet sind, können die Hydraulikleitungen langgestreckt ausgebildet sein, wodurch sich vor allem die Dämpfungswirkung bei Strömung von Fluid durch die Hydraulikleitungen verbessert. Besonders vorteilhaft kann es damit sein, wenn innerhalb des Buchsenelementes wenigstens ein Leitungsabschnitt einer Hydraulikleitung im Wesentlichen parallel zu einer Fahrzeugquerrichtung zur Verbindung des ersten Buchsenelementabschnitts mit dem zweiten Buchsenelementabschnitt verläuft oder verlaufen kann.
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Durch die kreuzweise Verschaltung der Hydraulikkammern lässt sich eine hohe rotatorische Steifigkeit des Buchsenelements um die Z-Achse bei gleichzeitig geringer translatorischer Steifigkeit in X-Richtung darstellen. Bei einer Verdrehung der äußeren ersten Hülse gegen die innere zweite Hülse um die Z-Achse fließt kein Fluid zwischen der ersten und zweiten beziehungsweise zwischen der dritten und vierten Hydraulikkammer, da sich zwischen den jeweils verbundenen Hydraulikkammern kein Druckgefälle einstellt. Daraus resultiert eine hohe rotatorische Steifigkeit des Buchsenelements um die Z-Achse. Bei einer translatorischen relativen Verschiebung zwischen der äußeren ersten Hülse gegen die innere zweite Hülse in X-Richtung hingegen fließt Fluid zwischen der ersten und zweiten beziehungsweise zwischen der dritten und vierten Hydraulikkammer, da sich zwischen den jeweils verbundenen Hydraulikkammern ein Druckgefälle einstellt.
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Daraus resultiert eine geringe translatorische Steifigkeit des Buchsenelements in X-Richtung.
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Wie bereits gesagt, ist zusätzlich eine erste Hydraulikkammer in einem ersten Buchsenelementkreissektor über wenigstens eine erste Hydraulikleitung mit einer zweiten Hydraulikkammer in einem zweiten Buchsenelementkreissektor und eine dritte Hydraulikkammer in dem zweiten Buchsenelementkreissektor über wenigstens eine zweite Hydraulikleitung mit einer vierten Hydraulikkammer in dem ersten Buchsenelementkreissektor verbunden. Die Hydraulikleitung verbindet also nicht nur wenigstens zwei Hydraulikkammern in unterschiedlichen axialen Buchsenelementabschnitten, sondern auch in unterschiedlichen Buchsenelementkreissektoren. Dadurch verteilen sich die Hydraulikkammern mit Abstand zueinander im Buchsenelement bzw. in der Einlage. Dadurch können die Hydraulikleitungen zwischen zwei Hydraulikkammern mit maximaler Länge gestaltet werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Verbund-Blattfeder weist wenigstens eine Hydraulikleitung wenigstens drei Leitungsabschnitte auf, wobei ein zweiter Leitungsabschnitt zwischen einem ersten Leitungsabschnitt und einem dritten Leitungsabschnitt verläuft, wobei die Länge des zweiten Leitungsabschnitts größer ist, als die Länge des ersten Leitungsabschnitts und/oder des dritten Leitungsabschnitts. Der zweite Leitungsabschnitt kann dabei ein Mehrfaches, bspw. ein 4- bis 6-faches des ersten Leitungsabschnitts und/oder des dritten Leitungsabschnitts betragen. Dadurch kann die Hydraulikleitung, wie bereits beschrieben, sowohl eine Hydraulikkammer in einem ersten axialen Buchsenelementabschnitt mit einer Hydraulikkammer in einem zweiten Buchsenelementabschnitt und gleichzeitig eine Hydraulikkammer in einem ersten Buchsenelementkreissektor mit einer Hydraulikkammer in einem zweiten Buchsenelementkreissektor verbinden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können ein Leitungsabschnitt, vorzugsweise der zweite Leitungsabschnitt, der ersten Hydraulikleitung und wenigstens ein Leitungsabschnitt, vorzugsweise der zweite Leitungsabschnitt, der zweiten Hydraulikleitung im Wesentlichen parallel zueinander und/oder im Wesentlichen parallel zu einer Fahrzeugquerrichtung verlaufen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang die rotatorische Steifigkeit bzw. die kardanische Rate um die Fahrzeugvertikalrichtung (Z-Achse). Die rotatorische Steifigkeit hat eine starke Auswirkung auf die Quersteifigkeit bzw. die laterale Steifigkeit einer Fahrzeugachse, insbesondere einer Hotchkiss-Achse, bei welcher eine durchgehende starre Achse auf einzelnen Blattfedern abgestützt ist. Daher spielt auch die Geometrie der Hydraulikkammern und der Kanäle in diesem Zusammenhang eine entscheidende Rolle. Gleichzeitig soll die translatorische Steifigkeit in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) für einen guten Fahrkomfort möglichst niedrig sein.
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Oben wurde bereits angesprochen, dass die Hydraulikkammern, aber auch die Hydraulikleitungen von der Einlage vollständig umschlossen sind. Dadurch wird eine optimale Dichtigkeit des Buchsenelements gegenüber der Umgebung erreicht, wodurch die Gefahr von Leckagen des hydraulischen Fluids reduziert wird. Höchstens ist eine Einfülleinrichtung für das hydraulische Fluid vorgesehen. Ansonsten ist ein in sich geschlossenes System geschaffen, welches gegebenenfalls in bestimmten Serviceintervallen gewartet und aufgefüllt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit auch ausgetauscht, also erneuert werden könnte. Es liegt im Sinne der Erfindung, wenn an dem Buchsenelement Versorgungsanschlüsse für das hydraulische Fluid vorgesehen sind, mit welchen das Buchsenelement ständig versorgbar ist. Durch Steuerung der Zuführung und/oder Ableitung des hydraulischen Fluids, ist die Eigenschaft des Buchsenelementes zielführend noch weiter einstellbar.
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Erfindungsgemäß weist die Einlage der Verbund-Blattfeder eine oder mehrere Aussparungen auf, wobei vorzugsweise wenigstens eine Aussparung zwischen zwei Hydraulikkammern angeordnet ist. Aussparungen können je nach Ausbildung und/oder Anordnung die Steifigkeit bzw. Beweglichkeit der Einlage und somit der ganzen Hydrobuchse wie gewünscht einstellen. Ferner kann dadurch Material für die Einlage eingespart werden, wodurch die Kosten für die Herstellung gesenkt werden können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß außerdem durch die Verwendung einer Verbund-Blattfeder zur Verbindung einer Radachse für ein Radpaar eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer gefederten Masse des Fahrzeugs in einer Hotchkiss-Hinterradaufhängung, bei welcher eine durchgehende starre Achse auf einzelnen Blattfedern abgestützt ist, und einer Verbund-Blattfeder nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen gelöst. Dadurch können eine geringe Längssteifigkeit, eine hohe Quersteifigkeit, verbesserte Dämpfungseigenschaften und somit ein verbessertes Lenkungsverhalten und ein besserer Fahrkomfort für Starrachsenhinterradaufhängungen erzielt werden.
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Eigenständiger Erfindungsschutz wird beansprucht für ein hydraulisches Buchsenelement und/oder eine Hydrobuchse für eine Verbund-Blattfeder, insbesondere für eine Verbund-Blattfeder in einer bereits beschriebenen Ausführung, welches Buchsenelement oder welche Hydrobuchse aufweist
- - eine äußere erste Hülse,
- - eine, koaxial zur ersten Hülse angeordnete, innere zweite Hülse und
- - eine Einlage, welche zwischen der ersten Hülse und der zweiten Hülse angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einlage vier Hydraulikkammern aufweist, die kreuzweise verschaltet sind, wobei eine erste Hydraulikkammer und eine zweite Hydraulikkammer, die in unterschiedlichen axialen Buchsenelementabschnitten und unterschiedlichen Buchsenelementkreissektoren angeordnet sind, über eine erste Hydraulikleitung und eine dritte Hydraulikkammer und eine vierte Hydraulikkammer, die in unterschiedlichen axialen Buchsenelementabschnitten und unterschiedlichen Buchsenelementkreissektoren angeordnet sind, über eine zweite Hydraulikleitung fluidleitend verbunden sind, und wobei in der Einlage zwischen der ersten Hydraulikkammer und der vierten Hydraulikkammer eine erste Aussparung und zwischen der zweiten Hydraulikkammer und der dritten Hydraulikkammer eine zweite Aussparung angeordnet ist und, wobei die Hydraulikkammern und die Hydraulikleitungen von der Einlage vollständig umschlossen sind. Ein solches hydraulisches Buchsenelement ist nicht notwendigerweise auf die Verwendung in einem Fahrzeug beschränkt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht in einer X-Y-Ebene einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Verbund-Blattfeder,
- 2 eine schematische Schnittansicht in einer X-Z-Ebene einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Verbund-Blattfeder,
- 3 eine schematische Schnittansicht in einer X-Z-Ebene entlang einer Mittelachse und/oder Symmetrieachse einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Verbund-Blattfeder und
- 4 eine schematische Schnittansicht in X-Y-Ebene einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Hydraulik-Anordnung.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die eingezeichneten, teilweise aber nicht mit Bezugszeichen versehenen Hilfslinien der Übersichtlichkeit dienen, die Erfindung aber keinesfalls auf ausschließlich oder überwiegend symmetrische Ausführungsformen beschränkt werden soll. Das dargestellte Koordinatensystem entspricht den Fahrzeugkoordinaten, wobei die X-Achse in Fahrzeuglängsrichtung X, die Y-Achse in Fahrzeugquerrichtung Y und Z-Achse in Fahrzeugvertikalrichtung Z zeigt.
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1 zeigt ein Buchsenelement 1, welches mit dem Buchsenauge eines Blattfeder-Verbindungsabschnitts 2 einer Verbund-Blattfeder 15 durch Verpressen verbunden ist. Der dargestellte Blattfeder-Verbindungsabschnitt 2 zeigt das in Fahrzeugrichtung D vordere Ende der Verbund-Blattfeder 15, bspw. an der Schnittstelle bzw. am Übergang zur gefederten Masse bei einer Hotchkiss-Hinterradaufhängung. Das Buchsenelement 1 ist im Wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet und weist eine kreiszylindrische äußere erste Hülse 3 und wenigstens eine kreiszylindrische innere zweite Hülse 4 auf. Beide Hülsen 3, 4 sind typischerweise aus Metall, während die Schicht zwischen den beiden Hülsen eine Einlage 5 typischerweise aus Gummi oder Kautschuk ist. Beide Hülsen 3, 4 sind meistens gleich lang und koaxial zu einer Mittelachse/Zylinderachse 19 zueinander ausgerichtet. Die Mittelachse/Zylinderachse 19 verläuft in Fahrzeugquerrichtung Y, während die längliche Verbund-Blattfeder 15 in Fahrzeuglängsrichtung X verläuft.
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In der Einlage 5 und von der Einlage 5 im Wesentlichen vollständig umschlossen befinden sich eine erste Hydraulikkammer 6, welche über eine erste Hydraulikleitung 11 mit einer zweiten Hydraulikkammer 7 verbunden ist. Des Weiteren befindet sich in der Einlage 5 eine dritte Hydraulikkammer 8, welche über eine zweite Hydraulikleitung 12 mit einer vierten Hydraulikkammer 9 verbunden ist. Ferner ist die erste Hydraulikkammer 6 in einem ersten axialen Buchsenelementabschnitt 17 mit der zweiten Hydraulikkammer 7 in einem zweiten axialen Buchsenelementabschnitt 18 und die dritte Hydraulikkammer 8 in dem ersten axialen Buchsenelementabschnitt 17 mit der vierten Hydraulikkammer 9 in dem zweiten axialen Buchsenelementabschnitt 18 verbunden. Die beiden axialen Buchsenelementabschnitte 17, 18 sind dabei vorzugsweise symmetrisch ausgebildet und werden durch die Mittelachse/Symmetrieachse 16 aufgeteilt. Das hydraulisch wirkende Fluid ist typischerweise ein Öl.
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Zusätzlich ist die erste Hydraulikkammer 6 in einem ersten Buchsenelementkreissektor 20 über die erste Hydraulikleitung 11 mit der zweiten Hydraulikkammer 7 in einem zweiten Buchsenelementkreissektor 21 (vgl. auch 2 und 3) und die dritte Hydraulikkammer 8 in dem zweiten Buchsenelementkreissektor 21 (vgl. auch 2 und 3) über die zweite Hydraulikleitung 12 mit der vierten Hydraulikkammer 9 in dem ersten Buchsenelementkreissektor 20 verbunden. Dabei können die Buchsenelementkreissektoren 20, 21 zwei Hälften des Buchsenelements 1 sein, die durch eine Ebene senkrecht zur Zeichenebene und durch die Mittelachse/Zylinderachse 19 aufgeteilt werden.
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Durch die kreuzweise Verschaltung der Hydraulikkammern 6, 7, 8, 9 lässt sich eine hohe rotatorische Steifigkeit des Buchsenelements 1 um die Z-Achse bei gleichzeitig geringer translatorischer Steifigkeit in X-Richtung darstellen. Bei einer Verdrehung der äußeren ersten Hülse 3 gegen die innere zweite Hülse 4 um die Z-Achse fließt kein Fluid zwischen der ersten Hydraulikkammer 6 und der zweiten Hydraulikkammer 7 beziehungsweise zwischen der dritten Hydraulikkammer 8 und der vierten Hydraulikkammer 9, da sich zwischen den jeweils verbundenen Hydraulikkammern 6 und 7 beziehungsweise 8 und 9 kein Druckgefälle einstellt. Daraus resultiert eine hohe rotatorische Steifigkeit des Buchsenelements 1 um die Z-Achse. Bei einer translatorischen relativen Verschiebung zwischen der äußeren ersten Hülse 3 gegen die innere zweite Hülse 4 in X-Richtung hingegen fließt Fluid zwischen der ersten Hydraulikkammer 6 und der zweiten Hydraulikkammer 7 beziehungsweise zwischen der dritten Hydraulikkammer 8 und der vierten Hydraulikkammer 9, da sich zwischen den jeweils verbundenen Hydraulikkammern 6 und 7 beziehungsweise 8 und 9 ein Druckgefälle einstellt. Daraus resultiert eine geringe translatorische Steifigkeit des Buchsenelements 1 in X-Richtung.
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Ferner sind in der Einlage 5 eine erste Aussparung 13 und wenigstens eine zweite Aussparung 14 vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Aussparung 13 zwischen der ersten Hydraulikkammer 6 und der vierten Hydraulikkammer 9 angeordnet, während die zweite Aussparung 14 zwischen der zweiten Hydraulikkammer 7 und der dritten Hydraulikkammer 8 angeordnet ist. Durch die Aussparungen 13, 14 kann einerseits Material eingespart werden, andererseits kann die Steifigkeit der Einlage 5 bei Belastung wie gewünscht eingestellt werden.
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2 zeigt eine schematische Schnittansicht in einer X-Z-Ebene entlang der Schnittlinie A-A (vgl. 1), also im Bereich des ersten axialen Buchsenelementabschnitts 17. Dargestellt sind die erste Hydraulikkammer 6 und die dritte Hydraulikkammer 8, sowie jeweils ein endständiger Leitungsabschnitt 22, 25 (vgl. 4) der Hydraulikleitungen 11, 12. Dieser endständige Leitungsabschnitt 22, 25 (vgl. 4) der Hydraulikleitungen 11, 12 verläuft jeweils näherungsweise entlang eines Kreisbogens um die innere zweite Hülse 4 herum. Die erste Hydraulikkammer 6 befindet sich innerhalb des ersten Buchsenelementkreissektors 21, wobei dieser in etwa ein Viertel des gesamten Volumens des Buchsenelements 1 einnimmt. Die dritte Hydraulikkammer 8 befindet sich innerhalb des zweiten Buchsenelementkreissektors 22, wobei dieser ebenfalls in etwa ein Viertel des gesamten Volumens des Buchsenelements 1 einnimmt. Dadurch können die Hydraulikkammern 6, 7, 8, 9 einen vergleichsweise geringen Anteil am Volumen der Einlage 5 einnehmen, wodurch die Stabilität des Buchsenelements 1 erhöht und die Anfälligkeit für Leckagen verringert ist.
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3 zeigt eine schematische Schnittansicht in einer X-Z-Ebene entlang der Schnittlinie B-B (vgl. 1). Gemäß Darstellung sind auch die Aussparungen 13, 14 vorzugsweise innerhalb der durch die Hydraulikkammern 6, 7, 8, 9 festgelegten Buchsenelementkreissektoren 21, 22 angeordnet.
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4 zeigt die erste Hydraulikkammer 6 und die zweite Hydraulikkammer 7 gemäß 1, welche miteinander über die erste Hydraulikleitung 11 verbunden sind. Die erste Hydraulikleitung 11 ist unterteilbar bzw. unterteilt in einen ersten Leitungsabschnitts 22, einen zweiten Leitungsabschnitt 23 und in einen dritten Leitungsabschnitt 24. Typischerweise ist der zweite Leitungsabschnitt 23 wesentlich länger als der erste Leitungsabschnitt 22 und/oder der dritte Leitungsabschnitt 24, er kann bspw. das 4-6-fache des ersten Leitungsabschnitts 22 und/oder des dritten Leitungsabschnitts 24 betragen. Wird das Buchsenelement 1 (vgl. 1) angeregt, fließt das Fluid durch die enge erste Hydraulikleitung 11 im Inneren der Einlage 5. Der dabei erzeugte Strömungswiderstand bewirkt die Dämpfung, wobei aufgrund der Geometrie, insbesondere der Länge der einzelnen Leitungsabschnitte 22-24 zueinander, die Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung Y maximal ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Buchsenelement
- 2
- Blattfeder-Verbindungsabschnitt
- 3
- erste Hülse
- 4
- zweite Hülse
- 5
- Einlage
- 6
- erste Hydraulikkammer
- 7
- zweite Hydraulikkammer
- 8
- dritte Hydraulikkammer
- 9
- vierte Hydraulikkammer
- 11
- erste Hydraulikleitung
- 12
- zweite Hydraulikleitung
- 13
- erste Aussparung
- 14
- zweite Aussparung
- 15
- Verbund-Blattfeder
- 16
- Mittelachse/Symmetrieachse
- 17
- erster axialer Buchsenelementabschnitt
- 18
- zweiter axialer Buchsenelementabschnitt
- 19
- Mittelachse/Zylinderachse
- 20
- erster Buchsenelementkreissektor
- 21
- zweiter Buchsenelementkreissektor
- 22
- erster Leitungsabschnitt der ersten Hydraulikleitung 11
- 23
- zweiter Leitungsabschnitt der ersten Hydraulikleitung 11
- 24
- dritter Leitungsabschnitt der ersten Hydraulikleitung 11
- 25
- erster Leitungsabschnitt der zweiten Hydraulikleitung 12
- 26
- zweiter Leitungsabschnitt der zweiten Hydraulikleitung 12
- 27
- dritter Leitungsabschnitt der zweiten Hydraulikleitung 12
- D
- Fahrtrichtung
- X
- Fahrzeuglängsrichtung
- Y
- Fahrzeugquerrichtung
- Z
- Fahrzeugvertikalrichtung
- A-A, B-B
- Schnittlinien
