DE2054574C2 - Geschichtete Trapezfeder - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine geschichtete Trapezfeder, insbesondere für Lastkraftfahrzeuge und Anhänger.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine geschichtete Trapezfeder so auszuführen, daß durch die Gestaltung der einzelnen Federblattenden für die Gesamtfeder eine bestimmbare Eigendämpfung erreicht wird, die sich im Betrieb über einen längeren Zeitraum wenig ändert.

Es ist bereits eine geschichtete Trapezfeder bekannt, bei der die Enden der aneinanderliegenden Federblätter nach unten bzw. außen abgekröpft sind, um Vertiefungen oder Kammern zur Aufnahme federnd elastischer Einsätze aus Gummi oder ähnlichem elastischen Material zu bilden (USA.-Patentschrift 2199 381). Hierdurch soll eine Beeinflussung des Maßes der Reibung zwischen den einzelnen, aneinanderliegenden Federblättern erreicht werden, und zwar über die Dicke der jeweils in die Vertiefungen bzw. Kammern eingesetzten Gummielemente. Damit wird es möglich, entweder eine übermäßige Reibung zwischen den einzelnen Federblättern auszuschließen oder ein bestimmtes Reibungsmaß aufrechtzuerhalten, welches die Biegewirkung der Gesamtfeder unterstützt und damit als eine Art Stoßdämpfer wirkt. Durch geeignete Wahl der Dicke des Gummielementes kann somit das jeweils gewünschte bzw. in Betracht kommende Reibungsmaß festgelegt und damit eine Beeinflussung der Eigendämpfung der Gesamtfeder herbeigeführt werden. — Eine derartige geschichtete Trapezfeder ist jedoch für viele praktisch vorkommenden Anwendungsfälle, insbesondere für Lastkraftwagen und Anhänger, nicht geeignet, da zwischen den einzelnen aneinanderliegenden Federblättern im längeren Fahrbetrieb funktionsstörende Verschrnutzung· und Reibkorrobion auftritt Außerdem läßt sich bei dieser bekannten Trapezfeder die dort mittels der Dicke der Gummielemente od. dgl. beeinflußbare Eigendämpfung im Betrieb nicht über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten, da die Gummielemente notwendig einem Verschleiß unterliegen und entweder häufig ausgewechselt werden müssen oder zu einer unkontrollierten Veränderung der Eigendämpfung und Federcharakteristik der Gesamtfeder führen.

Zur Erfüllung der Forderung nach einer sogenannten reibungs- bzw. wartungsarmen Feder sind bereits raehrblättrige Blattfederpakete bekannt, die aus parabolisch gewalzten und etwa gleich langen Federblättern bestehen, die als sogenannte Einblattfedern (Träger gleicher Biegefestigkeit) ausgeführt und im Abstand voneinander gehalten sind, so daß zwischen den Federblättern jeweils ein Luftspalt gebildet ist und erhalten bleibt. Erreicht wird dieser Luftspalt bei diesen bisher bekannten Federn zumeist dadurch, daß an den Enden der einzelnen Federblätier Abstandshalter befestigt werden, deren Dicke dann die Stärke des Luftspalts zwischen den Federblättern bestimmen (1. B. deutsche Auslegeschrift 12 08 559). Der Luftspalt vermeidet dabei die Reibkorrosion zwischen den einzelnen Federblättern, läßt keine im längeren Fährbetrieb funktionsstörende Verschmutzung eintreten und macht eine Oberflächenbehandlung der Einzelblätter durch Kugelstrahlen sinnvoll. Andererseits sind derartige Federpakete mit parabolisch gewalzten Federblättern und Abstandhaltern verhältnismäßig teuer und aufwendig in der Herstellung. Sie erfordern überdies in der Regel zusätzlich den Einbau von Stoßdämpfern und Stabilisatoren. Ein besonderes Problem bei diesen häufig kurz auch nur als Parabeliedern bezeichneten Federn besteht darin, daü eine Reparatur, z. B. das Auswechseln eines gebrochenen Federblattes, nicht möglich ist.

Es ist schließlich von geschichteten Trapezfedern 'uer bekannt, diese an den Enden der einzelnen Federblätter mit punkt- oder wulstförmigen Erhöhungen zu versehen, um so eine diskrete Abstützung der einzelnen Federblätter mit ihren Enden aneinander zu erreichen; hierdurch soll bei den im übrigen aneinanderliegenden Federblättern eine Verschiebung der Druckpunkte zur Mitte des Federpakets hin und damit eine Verringerung der tragenden Längen der Federhalter vermieden werden, um so die tatsächliche Tragfähigkeit der Gesamtfeder im theoretisch errechneten Bereich zu halten und damit einer Verkürzung der Lebensdauer durch Überlastung vorzubeugen (britische Patentschrift 1 48 80/'). Eine bestimmbare Eigendämpfung der Gesamtfeder wird hiermit weder erreicht noch beabsichtigt.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe zeichnet sich die nach der Erfindung vorgesehene geschichtete Trapezfeder dadurch aus, daß jeweils eine durch eine Kröpfung des Federblattendes gebildete tragende Fläche zur Anlage am jeweils benachbarten Federblatt kommt und mit je einer im Bereich der Einspannung vorgesehenen Zwischenlage einen Luftspalt zwischen den benachbarten Federblättern erzeugt.

Die Erfindung schafft damit eine geschichtete Trapezfeder, die wie die sonstigen Trapezfedern einfach und billig in der Herstellung ist und ohne weiteres auch leicht repariert werden kann, darüber hinaus aber auch durch den gebildeten Luftspalt den von den obenerwähnten Parabelfedern her bekannten Vorteil der

Vermeidung von Reibkorrosion und funktionsstörender Verschmutzung sowie einer sinnvollen Oberflächenbehandlung der Einzelblätter durch Kugelstrahlen aufweist, ohne deren sonstige Nachteile zu haben. Es sind auch keine besonderen, an den Federenden zu befestigenden Distanzteile od. dgL erforderlich. Die durch die Kröpfungen der einzelnen Federblätter gebildeten Auflageflächen ermöglichen nicht nur eine bestimmbare, sich auch im Betrieb über einen längeren Zeitraum praktisch nicht oder nur wenig ändernde Eigendämpfung der Gesamtfeder, sondern — durch entsprechende Variation der im einzelnen jeweils gebildeten Auflageflächen — eine derart weitgehende Veränderung des Federungsverhaltens, daß die bei den Parabelfedern bisher in der Regel benötigten zusätzlichen teuren Bauelemente am Fahrzeug, wie vor allem Stoßdämpfer und Stabilisatoren, in Fortfall kommen können.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die von den Kröpfungen gebildeten Flächen unterschiedliche Längen und damit Größe aufweisen und auch bei unterschiedlicher Belastung eine in der vorgegebenen Größe gleichbleibende und im wesentlichen plane Auflagefläche am darüberliegenden Federblatt bilden. Hierdurch, d. h. durch die Ausbildung unterschiedlicher Auflageflächen in einem Federpaket, ist es möglich, die Eigendämpfung der Gesamtfeder zu variieren. Geschieht dies in sinnvoller, dem Fahrzeug bzw. dessen Verwendungszweck angepaßter Weise, so kann eine für die verschiedenen Belastungsfälle in etwa gleichbleibende Dämpfung der Feder erreicht werden, d. h., es kann am Fahrzeug durch das Federpaket eine Eigenstabilisierung herbeigeführt werden, welche Stoßdämpfer und/oder Stabilisatoren entbehrlich macht.

Eine weitere abgewandelte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die von den Kröpfungen gebildeten tragenden Flächen eine variable, mit zunehmender Belastung sich vergrößernde Auflagefläche am darüberliegenden Federblatt bilden und die ganze Auflagefläche erst bei Vollast wirksam wird. Bei dieser Ausführung nehmen die Eigendämpfung der Feder und somit die Stabilisation des Fahrzeugs mit zunehmender Belastung zu, was beispielsweise bei im Fahrbetrieb auftretenden Stoßbelastungen erwünscht sein kann. Im Vollastbereich ist dann die ganze tragende Fläche wirksam, was dann zu den oben in bezug auf die erste Ausführungsform bereits beschriebenen Vorteilen führt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß man einen gewissen progressiven Verlauf der Federkennlinie erreichen kann. — Um den Effekt der Variabilität der tragenden Fläche in Abhängigkeit von der Belastung noch zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, daß die Enden der Einzelblätter hinter den Kröpfungen ausgewalzt sind und eine nach außen abnehmende Stärke aufweisen. In diesem Fall läßt sich auch noch ein stärkerer progressiver Verlauf der Federkennlinie erreichen.

Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind nachstehend an Hand einer Zeichnung näher beschrieben; in der Zeichnung zeigen

Fig. 1 bis 3 drei verschiedene Halbansichten eines erfindungsgemäßen Federpaketes gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig.4 und 5 zwei Halbansichten wie Fig. 1 bis 3, jedoch bei einer zweiten Ausführungsform, und zwar in Fig.4 in unbelastetem und in Fig.5 in belastetem Zustand.

In Fig. 1 bis 3 sind die jeweils in Halbansicht dargestellten Federpakete als Ganzes mit 1 und die sie bildenden Einzelblätter mit 2 bezeichnet. Im Bereich der mit 3 angedeuteten Einspannung der Federpakete sind Zwischenlagen 4 aus Metall oder Kunststoff vorgesehen.

Die Enden der Einzelblätter 2 sind bei 5 nach oben gekröpft, d. h., sie sind um ein der Stärke des gewünschten Luftspaltes entsprechendes Maß nach oben hin abgesetzt Durch die Kröpfungen 5 werden tragende Flächen gebildet, die in F i g. 1 bis 3 mit 6,7 und 8 bezeichnet sind Diese durch die Kröpfungen 5 gebildeten Auflageflächen 6 bis 8 bewirken an Stelle der sonst üblichen Distanzstücke, Abstandhalter od. dgl. in Verbindung mit den Zwischenlagen 4 im Bereich der Einspannung 3 des Federpakets die Bildung von Luftspalten 9 zwischen den Einzelblättern 2.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 1 bis 3 sind die von den Kröpfungen 5 gebildeten tragenden Flächen an den Enden der Einzelblätter 2, wie ersichtlich, von unterschiedlicher Länge und damit unterschiedlicher Größe. In F i g. 1 sind die Auflageflächen 6 relativ kurz und klein, in F i g. 2 sind die Auflageflächen 7 dagegen länger und größer, während die Afflageflächen 8 in F i g. 3 besonders lang bzw. groß ausgeführt sind. In allen Fällen bilden jedoch die tragenden Flächen 6, 7 und 8 eine in der jeweils vorgegebenen Größe gleichbleibende und plane Auflagefläche am darüberliegenden Federblatt, und zwar sowohl im (dargestellten) unbelasteten Zustand, wie auch im (nicht dargestellten) belasteten Zustand des Federpaketes 1. Durch die unterschiedliche Größe der von den Kröpfungen 5 jeweils gebildeten tragenden Flächen 6, 7 und 8 wird eine unterschiedliche Eigendämpfung des Blattfederpaketes 1 erreicht. Je größer die von der Kröpfung 5 jeweils gebildete tragende Fläche ist, um so größer ist auch die Eigendämpfung des Federpaketes, die erreicht wird. Es ist ersichtlich, daß sich durch eine sinnvolle Variierung der tragenden Flächen und damit der Eigendämpfung in Anpassung an den jeweiligen Verwendungszweck bzw. Fahrzeugeinsatz ein solches Stabilisationsmoment im Federpaket selbst erreichen läßt, daß Stoßdämpfer und Stabilisatoren wegfallen können.

Bei der zwei'en Ausführung gemäß Fig.4 und 5 werden mit den Kröpfungen 5 — im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 bis 3 — keine planen und bei wechselnder Belastung gleich groß bleibenden tragenden Flächen geschaffen, sondern solche, mit 10 bezeichneten tragenden Flächen, die eine variable, mit zunehmender Belastung sich vergrößernde Auflagefläche am darüberliegenden Federblatt bilden.

Wie aus Fig.4 ohne weiteres ersichtlich, liegt im dargestellten unbelasteten Zustand des Federpakets 1 nur der äußerste Bereich der durch die Kröpfung 5 gebildeten tragenden Fläche 10 am darüberliegenden Federblatt 2 an und bildet die eigentliche Auflagefläche. Mit zunehmender Belastung des Federpakets 1 vergrößert sich der zur Anlage bzw. zum Tragen kommende Teil der Fläche 10, bis im Stadium der Vollast, wie aus F i g. 5 ersichtlich, die durch die Kröpfung 5 gebildete Fläche 10 in ihrer ganzen Größe eine plane Auflagefläche am darüberliegenden Federblatt bildet.

Bei Vollast (Fig.5), wo also die ganze tragende Fläche wirksam ist, tritt wiederum die der vorbestimmten Größe der tragenden Fläche 10 entsprechende Eigendämpfung des Federpakets in gleicher Weise und mit den gleichen Vorteilen auf, wie oben zu F i g. 1 bis 3

beschrieben. Im entlasteten Zustand (Fig.4) sowie im Zustand zwischen Entlastung und Vollast wird dagegen eine variable Eigendämpfung der Feder erreicht, und zwar in Abhängigkeit von der Größe des mit zunehmender Belastung zunehmenden wirksamen Anteils der Fläche 10. Das bedeutet, daß. mit zunehmender Belastung die Eigendämpfung des Federpakets und damit die Stabilisation des Fahrzeugs zunehmen, was beispielsweise bei im Fahrbetrieb auftretenden Stoßbelastungen besonders erwünscht sein kann.

Die bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 und 5 erreichte Wirkung läßt sich noch dadurch verbessern, daß man die hinter der Kröpfung 5 liegenden Federblattenden 11 auswalzt, so daß sie eine nach außen hin abnehmende Stärke erhalten, wie dies bei X und Y verdeutlicht ist. In diesem Fall wird der bei der hier in Rede stehenden Ausführungsform grundsätzlich erreichbare progressive Verlauf der Federkennlinie noch verstärkt.

Es ist verständlich, daß der Gegenstand der Erfindung nicht auf die beiden vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern innerhalb des durch die vorstehenden Ansprüche gegebenen Rahmens im Detail in verschiedener Hinsicht abgewandelt oder auch anders ausgeführt sein kann. Vor allem ist es möglich, und dies sei hier besonders hervorgehoben, für die verschiedenen, in der Praxis vorkommenden Fälle Kombinationen zur Anwendung zu bringen. Es können also sowohl die Ausführungsbeispiele gemäß F i g. 1 bis 3 mit den verschieden großen tragenden Flächen 6 bis 8 untereinander in einem Federpaket kombiniert werden, wie es auch möglich ist, die Ausführungsform gemäß F i g. 4 und 5 mit einer oder mehreren der Ausführungsmöglichkeiten gemäß F i g. 1 bis 3 in einem Federpaket kombiniert zu verwirklichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   L Geschichtete Trapezfeder, insbesondere für Lastkraftfahrzeuge und Anhänger, bei der einzelne Blattfederenden zur Beeinflussung der Eigendämpfung herangezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine durch eine Kröpfung (5) des Federblattendes gebildete tragende Räche zur Anlage jeweils am benachbarten Federblatt (2) kommt und mit je einer im Bereich der Einspannung (3) vorgesehenen Zwischenlage (4) einen Luftspalt (9) zwischen benachbarten Federblättern (2) erzeugt
2. 2. Geschichtete Trapezfeder nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die von den Kropfungen y5) gebildeten tragenden Flächen (6, 7, 8) unterschiedliche Länge und damit Größe aufweisen und auch bei unterschiedlicher Belastung eine in der vorgegebenen Größe gleichbleibende und plane Auflagefläche am darüberliegenden Federblatt bilden.
3. 3. Geschichtete Trapezfeder nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die von den Kröpfungen (5) gebildeten tragenden Flächen (10) eine variable, mit zunehmender Belastung sich vergrö-Bernde Auflagefläche am darüberliegenden Federblatt bilden und die ganze Auflagefläche erst bei Vollast wirksam ist.
4. 4. Geschichtete Trapezfeder nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (11) der Einzelblätter (2) hinter den Kröpfungen (5) ausgewalzt sind und eine nach außen abnehmende Stärke aufweisen.