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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 14/500.106, eingereicht am 29. September 2014, die hier in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt ist.
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HINTERGRUND
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrzeugaufhängungen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Fahrzeugaufhängungen unter Verwendung von Hilfsfedern. Beispiele für Fahrzeugaufhängungen mit Hilfsfedern sind in dem
US-Patent Nr. 6.585.286 mit dem Titel ”Vehicle Suspension”, erteilt am 1. Juli 2003, das hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist, offenbart. Die vorliegende Anmeldung enthält gegenüber den in dem oben erwähnten 286-er Patent offenbarten Fahrzeugaufhängungen Verbesserungen und Weiterentwicklungen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird eine Fahrzeugaufhängung geschaffen, die einen Rahmenbefestigungsabschnitt aufweist, der an einem Sattel befestigt ist, wobei eine erste und eine zweite Hilfsfeder an Federmontierungen auf einer Außenseite des Sattels montiert sind und an Wänden einer Federmontierung auf einer Außenseite eines Ausgleichsträgers montiert sind, und wobei eine dritte und eine vierte Hilfsfeder an den Wänden einer Federmontierung auf einer Innenseite des Sattels montiert sind und an Federmontierungen auf einer Innenseite des Ausgleichsträgers montiert sind. Nach oben verlaufende Flansche auf der Unterseite der ersten und der zweiten Hilfsfeder sind mit gemeinsamen Befestigungselementen aneinander montiert, und wobei nach oben verlaufende Flansche auf der Unterseite der dritten und der vierten Hilfsfeder mit gemeinsamen Befestigungselementen aneinander montiert sind. Die mechanischen Verbindungen stellen eine Halteintegrität bereit, die die Verwendung von weniger und kleineren Befestigungselementen ermöglicht, was zu einem leichteren, besser optimierten Entwurf führt. Außerdem ist ein Scheitelwinkel zwischen den Hilfsfedern verringert, was ermöglicht, dass sie stärker in Scherung arbeiten, wodurch eine Verringerung der primären und der sekundären Federkonstante sowie eine verringerte Achstranslation während der Bremsung und Beschleunigung sichergestellt werden. Außerdem stellen der verringerte Scheitelwinkel und die direkte Montage der Hilfsfedern zusätzliche lichte Weite für Fahrzeugreifen bereit.
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In einem Aspekt wird eine Aufhängung zum Stützen eines in Längsrichtung verlaufenden Fahrzeuglängsträgers über einer Achse geschaffen, die enthält: einen Rahmenbefestigungsabschnitt, der für die Verbindung mit einem Fahrzeuglängsträger ausgelegt ist, einen Sattel mit einem oberen Abschnitt, der an dem Rahmenbefestigungsabschnitt befestigt ist, eine erste Hilfsfedermontierung, die von einer Außenseite eines unteren Abschnitts des Sattels ausgeht, eine zweite Hilfsfedermontierung, die von der Außenseite des unteren Abschnitts des Sattels ausgeht, einen Ausgleichsträger mit einem ersten Ende, das für die Befestigung an einer ersten Achse ausgelegt ist, und mit einem zweiten Ende, das für die Befestigung an einer zweiten Achse ausgelegt ist, eine dritte Hilfsfedermontierung, die von einer Außenseite des Ausgleichsträgers ausgeht, eine erste Hilfsfeder mit einer Oberseite, die an der ersten Hilfsfedermontierung befestigt ist, und mit einer Unterseite, die an einer ersten Wand der dritten Hilfsfedermontierung befestigt ist, eine zweite Hilfsfeder mit einer Oberseite, die an der zweiten Hilfsfedermontierung befestigt ist, und mit einer Unterseite, die an einer zweiten Wand der dritten Hilfsfedermontierung befestigt ist, eine vierte Hilfsfedermontierung, die von einer Innenseite des unteren Abschnitts des Sattels ausgeht, eine fünfte Hilfsfedermontierung, die von der Innenseite des unteren Abschnitts des Sattels ausgeht, eine sechste Hilfsfedermontierung, die von einer Innenseite des Ausgleichsträgers ausgeht, eine dritte Hilfsfeder mit einer Oberseite, die an der vierten Hilfsfedermontierung befestigt ist, und mit einer Unterseite, die an einer ersten Wand der sechsten Hilfsfedermontierung befestigt ist, eine vierte Hilfsfeder mit einer Oberseite, die an der fünften Hilfsfedermontierung befestigt ist, und mit einer Unterseite, die an einer zweiten Wand der sechsten Hilfsfedermontierung befestigt ist, einen ersten Scheitelwinkel zwischen der Unterseite der ersten Hilfsfeder und der Unterseite der zweiten Hilfsfeder, der zwischen 30–45 Grad beträgt, und einen zweiten Scheitelwinkel zwischen der Unterseite der dritten Hilfsfeder und der Unterseite der vierten Hilfsfeder, der zwischen 30–45 Grad beträgt.
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In einem anderen Aspekt wird eine Aufhängung zum Stützen eines in Längsrichtung verlaufenden Fahrzeuglängsträgers über einer Achse geschaffen, die enthält: einen Rahmenbefestigungsabschnitt, der für die Verbindung mit einem Fahrzeuglängsträger ausgelegt ist, einen Sattel mit einem oberen Abschnitt, der an dem Rahmenbefestigungsabschnitt befestigt ist, eine erste Hilfsfedermontierung, die von einer Außenseite eines unteren Abschnitts des Sattels ausgeht, eine zweite Hilfsfedermontierung, die von der Außenseite des unteren Abschnitts des Sattels ausgeht, einen Ausgleichsträger mit einem ersten Ende, das für die Befestigung an einer ersten Achse ausgelegt ist, und mit einem zweiten Ende, das für die Befestigung an einer zweiten Achse ausgelegt ist, eine dritte Hilfsfedermontierung, die von einer Außenseite des Ausgleichsträgers ausgeht, eine erste Hilfsfeder mit einer Oberseite, die an der ersten Hilfsfedermontierung befestigt ist, und mit einer Unterseite, die an einer ersten Wand der dritten Hilfsfedermontierung befestigt ist, eine zweite Hilfsfeder mit einer Oberseite, die an der zweiten Hilfsfedermontierung befestigt ist, und mit einer Unterseite, die an einer zweiten Wand der dritten Hilfsfedermontierung befestigt ist, eine vierte Hilfsfedermontierung, die von einer Innenseite des unteren Abschnitts des Sattels ausgeht, eine fünfte Hilfsfedermontierung, die von der Innenseite des unteren Abschnitts des Sattels ausgeht, eine sechste Hilfsfedermontierung, die von einer Innenseite des Ausgleichsträgers ausgeht, eine dritte Hilfsfeder mit einer Oberseite, die an der vierten Hilfsfedermontierung befestigt ist, und mit einer Unterseite, die an einer ersten Wand der sechsten Hilfsfedermontierung befestigt ist, eine vierte Hilfsfeder mit einer Oberseite, die an der fünften Hilfsfedermontierung befestigt ist, und mit einer Unterseite, die an einer zweiten Wand der sechsten Hilfsfedermontierung befestigt ist, wobei ein erster Flansch von der Unterseite der ersten Hilfsfeder nach oben verläuft und ein zweiter Flansch von der Unterseite der zweiten Hilfsfeder nach oben verläuft, wobei der erste Flansch der ersten Hilfsfeder mit einem gemeinsamen Befestigungselement an dem zweiten Flansch der zweiten Hilfsfeder montiert ist, wobei ein dritter Flansch von der Unterseite der dritten Hilfsfeder nach oben verläuft und ein vierter Flansch von der Unterseite der vierten Hilfsfeder nach oben verläuft, wobei der dritte Flansch der dritten Hilfsfeder mit einem gemeinsamen Befestigungselement an dem vierten Flansch der vierten Hilfsfeder montiert ist.
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In einem anderen Aspekt wird eine Hilfsfeder für eine Fahrzeugaufhängung geschaffen, die enthält: eine Grundplatte, eine Deckplatte, ein Elastomermaterial, das zwischen der Grundplatte und der Deckplatte positioniert ist, einen ersten Flansch mit einer unteren Montagefläche, die von einem ersten Ende der Grundplatte unter einem Winkel von 1/2α nach oben verläuft, und ein oder mehrere Montagelöcher, die in dem Flansch positioniert sind, die für die Befestigung an einem nach oben verlaufenden Flansch an einer zweiten Hilfsfeder ausgelegt sind.
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In einem anderen Aspekt wird ein Lastauflager für ein Fahrzeugaufhängungssystem geschaffen, das enthält: eine Grundplatte und einen Elastomerauflagerabschnitt, der von der Grundplatte zu einer Oberseite des Auflagerabschnitts verläuft, wobei ein Querschnitt des Auflagerabschnitts von einer Vorderseite zu einer Rückseite des Auflagers symmetrisch und krummlinig ist, und wobei eine kleinste Breite zwischen der Vorderseite und der Rückseite bei einem Mittelpunkt zwischen einer Oberseite der Endplatte und der Oberseite des Auflagerabschnitts positioniert ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Anhand der Zeichnungen werden hier beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind und wobei:
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1A eine perspektivische Ansicht der Außenseite der Fahrzeugaufhängung 50 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform ist;
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1B eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 und der gegenüberliegend angeordneten Fahrzeugaufhängung 50 ist;
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2 eine Vorderansicht der Außenseite der in 1A und 1B gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 ist;
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3 eine perspektivische Ansicht der Innenseite der in den 1A, 1B und 2 gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 ist.
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4 eine Rückansicht der Innenseite der in den 2 und 3 gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 ist.
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5 eine Unteransicht der in den 1A–4 gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 ist;
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6 eine Draufsicht der in den 1A–5 gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 ist;
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7 eine rechte Seitenansicht der in den 1A–6 gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 ist;
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8 eine linke Seitenansicht der in den 1A–7 gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 ist;
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9 eine vergrößerte Vorderansicht der Fahrzeugaufhängung 50 ist, die die Hilfsfedern 70 und 72 und das Lastauflager 9 zeigt;
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10 eine vergrößerte perspektivische Vorderansicht der in 9 gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 ist;
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11 eine perspektivische Ansicht der Hilfsfeder 200 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform ist;
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12 eine perspektivische Unteransicht der in 11 gezeigten Hilfsfeder 200 ist;
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13 eine linke Seitenansicht der in den 11 und 12 gezeigten Hilfsfeder 200 ist;
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14 eine rechte Seitenansicht der in den 11–13 gezeigten Hilfsfeder 200 ist;
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15 eine Draufsicht der in den 11–14 gezeigten Hilfsfeder 200 ist;
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16A eine perspektivische Draufsicht des Lastauflagers 300 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform ist;
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16B eine perspektivische Unteransicht des in 16A gezeigten Lastauflagers 300 ist;
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17 eine rechte Seitenansicht des in den 16A–16B gezeigten Lastauflagers 300 ist;
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18 eine Vorderansicht des in den 16A–17 gezeigten Lastauflagers 300 ist;
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19 eine Unteransicht des in den 16A–18 gezeigten Lastauflagers 300 ist;
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20 eine Draufsicht des in den 16A–19 gezeigten Lastauflagers 300 ist;
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21A eine perspektivische Querschnittsansicht der Innenseite der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der Linie 21A-21A in 4 ist;
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21B eine perspektivische Querschnittsansicht der Außenseite der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der Linie 21B-21B in 2 ist;
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22A eine perspektivische Querschnittsansicht der Innenseite der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der Linie 22A-22A in 4 ist;
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22B eine perspektivische Querschnittsansicht der Außenseite der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der Linie 22B-22B in 2 ist;
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23A eine perspektivische Querschnittsansicht der Innenseite der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der Linie 23A-23A in 4 ist;
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23B eine perspektivische Querschnittsansicht der Außenseite der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der Linie 23B-23B in 2 ist;
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24 eine perspektivische Ansicht des Ausgleichsträgers 100 der in 1A–10 gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform ist;
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25 eine Draufsicht des in 24 gezeigten Ausgleichsträgers 100 ist; und
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26 eine vergrößerte Ansicht ist, die zeigt, wie die Hilfsfedern 70 und 72 mit einem gemeinsamen Befestigungselement aneinander montiert sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die 1A–10 bieten verschiedene Ansichten einer Fahrzeugaufhängung 50. Die Fahrzeugaufhängung 50 ist so ausgelegt, dass sie in Längsrichtung verlaufende Fahrzeuglängsträger (nicht gezeigt) stützt, die verschiedene Typen sein können, die über in Querrichtung bzw. lateral verlaufenden Fahrzeugachsen positioniert sind. Wie der Fachmann auf dem Gebiet würdigen wird, sind die Komponenten der Fahrzeugaufhängung 50 auf jeder Seite des Fahrzeugs wie in 1B gezeigt verdoppelt. Außerdem wird gewürdigt werden, dass an den Enden der Fahrzeugachsen auf bekannte Weise Fahrzeugräder montiert sein können. Ferner wird gewürdigt werden, dass die Fahrzeuglängsträger durch einen oder mehrere Fahrzeugrahmenquerträger miteinander verbunden sein können.
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Ferner versteht der Fachmann auf dem Gebiet, dass eine Aufhängung, die in Übereinstimmung mit der Aufhängung 50 und mit deren Komponenten ausgelegt ist, alternativ an Rahmen- bzw. Längsträgern eines Anhängers (z. B. eines Anhängers, der mit einer Sattelzugmaschine verbunden werden kann) befestigt sein kann. Die Längsträger eines Anhängers können Längsträger wie etwa die oben Beschriebenen oder einen anderen Längsträgertyp enthalten.
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Sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist, bezieht sich ”Fahrzeug” für diese Beschreibung im Folgenden auf ein Fahrzeug oder auf einen Anhänger. Auf diese Weise bezieht sich ein Fahrzeugrahmen z. B. auf einen Fahrzeugrahmen oder auf einen Anhängerrahmen. Darüber hinaus bezieht sich für diese Beschreibung eine linke Seite eines Fahrzeugs auf eine Seite des Fahrzeugs auf der linken Seite eines Beobachters, wenn der Beobachter der Rückseite des Fahrzeugs zugewandt ist, und bezieht sich die rechte Seite des Fahrzeugs auf eine Seite des Fahrzeugs auf der rechten Seite eines Beobachters, wenn der Beobachter der Rückseite des Fahrzeugs zugewandt ist. Nochmals weiter bezieht sich für diese Beschreibung ”außen” auf eine Position, die von einer Mittellinie, die in dem Fahrzeug von vorn nach hinten verläuft, relativ zu ”innen”, das sich auf eine Position näher derselben Mittellinie bezieht, weiter entfernt ist.
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1A ist eine perspektivische Ansicht einer Außenseite der Fahrzeugaufhängung 50 mit einem Rahmenbefestigungsabschnitt 62, der für die Befestigung an einem Fahrzeugrahmen oder Fahrzeuglängsträger mit mehreren Montagelöchern 63 ausgelegt ist. Der Rahmenbefestigungsabschnitt 62 enthält Außenknotenbleche 66 und 68 und einen zentralen Flansch 64, die für die Fahrzeugaufhängung 50 zusätzliche Festigkeit und Starrheit bereitstellen. Der Rahmenbefestigungsabschnitt 62 ist an einem Sattel 60 befestigt. Es sind Hilfsfedern 70 und 72 vorgesehen, die jeweils eine Oberseite, die an den von einer Außenseite des Sattels 60 ausgehenden Hilfsfedermontierungen 170 und 172 befestigt ist, und eine Unterseite, die an Wänden der an dem Ausgleichsträger 100 positionierten Hilfsfedermontierung 107b befestigt ist, aufweisen. Der Ausgleichsträger 100 weist an einem ersten Ende eine Trägernabe 102 und an einem zweiten Ende eine Trägernabe 104 auf. Die Trägernabe 102 enthält einen Stabzapfen 110, der für die Befestigung an einer ersten Achse (nicht gezeigt) ausgelegt ist, und die Trägernabe 104 enthält einen Stabzapfen 112, der für die Befestigung an einer zweiten Achse (nicht gezeigt) ausgelegt ist.
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Ein Paar Stoßdämpfer 120 und 122 weisen jeweils ein Ende, das an dem Ausgleichsträger 100 montiert ist, und ein anderes Ende, das auf der Innenseite der Fahrzeugaufhängung 50 an dem Sattel 60 montiert ist, auf. In einigen Anwendungen können die Stoßdämpfer nicht verwendet sein. An der Lastauflagermontierung 94, die von dem Sattel 60 ausgeht, ist ein Lastauflager 90 montiert, wobei das Lastauflager 90 unter dem Sattel 60 positioniert ist und innerhalb und allgemein über den Hilfsfedern 70 und 72 positioniert ist. An der Lastauflagermontierung 94 ist ein erstes Fangband 80 montiert und an der Lastauflagermontierung 92 (in 3 gezeigt) ist ein zweites Fangband montiert. Zwischen dem Lastauflager und den Lastauflagermontierungen 92 und 94 kann ein Halter 191 positioniert sein, der U-förmige Enden aufweist, die zum Montieren der Fangbänder 80 verwendet sind. Außerdem können zwischen dem Lastauflager 90 und dem Halter 191 Abstandsstücke veränderlicher Dicke positioniert sein, um die Fahreigenschaften der Fahrzeugaufhängung 50 zu ändern.
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1B enthält eine zweite Fahrzeugaufhängung 50a, die ein Spiegelbild der Fahrzeugaufhängung 50 ist und die auf einer gegenüberliegenden Seite eines Fahrzeugrahmens positioniert sein kann. Dementsprechend bietet 1B eine perspektivische Ansicht der Innenseite der Fahrzeugaufhängung 50a. Die Fahrzeugaufhängung 50a enthält einen Rahmenbefestigungsabschnitt 62a, der für die Befestigung an einem Fahrzeugrahmen oder an einem Längsträger mit mehreren Montagelöchern 63a ausgelegt ist. Ferner enthält die Rahmenbefestigung 62a Außenknotenbleche 66a und 68a, die zusammen mit einem zentralen Flansch zusätzliche Festigkeit und Starrheit für die Fahrzeugaufhängung 50a bieten. Der Rahmenbefestigungsabschnitt 62a ist an dem Sattel 60a befestigt. Es sind Hilfsfedern 71a und 73a vorgesehen, die jeweils eine Oberseite, die an von der Innenseite des Sattels 60a ausgehenden Hilfsfeder-Federmontierungen befestigt ist, und eine Unterseite, die an der an dem Ausgleichsträger 100a positionierten Hilfsfedermontierung 107a befestigt ist, aufweisen. Der Ausgleichsträger 100a weist an einem ersten Ende eine Trägernabe 102a und an einem zweiten Ende eine Trägernabe 104a auf. Die Trägernabe 102a enthält einen Stabzapfen 110a, der für die Befestigung an einer zweiten Achse (nicht gezeigt) ausgelegt ist, und die Trägernabe 104a enthält einen Stabzapfen 112a, der für die Befestigung an einer ersten Achse (nicht gezeigt) ausgelegt ist.
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Ein Paar Stoßdämpfer 120a und 122a weisen jeweils ein Ende, das an der Innenseite des Ausgleichsträgers 100a montiert ist, und ein anderes Ende, das an der Innenseite des Sattels 60a montiert ist, auf. An der Lastauflagermontierung 92a, die von dem Sattel 60a ausgeht, ist ein Lastauflager montiert. An der Lastauflagermontierung 92a ist ein Fangband 80a montiert.
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2 bietet eine Vorderansicht der Außenseite der Fahrzeugaufhängung 50 und die 3 und 4 bieten Ansichten der Innenseite der Fahrzeugaufhängung 50. In 2 ist ein Lastauflager 90 gezeigt, das an der Lastauflagermontierung 94, die von dem Sattel 60 ausgeht, montiert ist. Die Hilfsfedern 70 und 72 sind an von der Außenwand 65 des Sattels 60 nach außen verlaufenden Hilfsfedermontierungen 170 und 172 und ebenfalls an der Hilfsfedermontierung 107b auf der Außenseite des Ausgleichsträgers 100 montiert. Wie in 3 gezeigt ist, sind die Hilfsfedern 71 und 73 an von der Innenwand 67 des Sattels 60 ausgehenden Hilfsfedermontierungen 171 und 173 und an den Wänden der auf der Innenseite des Ausgleichsträgers 100 montierten Hilfsfedermontierung 107a montiert. Die Konfiguration der Hilfsfedern 70–73 führt zu einer symmetrischen verteilten Hilfsfederanordnung, bei der ein Paar der Hilfsfedern 70 und 72 auf der Außenseite des Ausgleichsträgers 100 positioniert ist und ein Paar der Hilfsfedern 71 und 73 auf der Innenseite des Ausgleichsträgers 100 positioniert ist.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist der Stoßdämpfer 120 ein erstes Ende, das an der an dem Ausgleichsträger 100 positionierten Montierung 108 befestigt ist, und ein zweites Ende, das an der an dem Sattel 60 positionierten Montierung 69 befestigt ist, auf und weist der Stoßdämpfer 122 ein erstes Ende, das an der an dem Ausgleichsträger 100 positionierten Montierung 106 befestigt ist, und ein zweites Ende, das an der an dem Sattel 60 positionierten Montierung 13 befestigt ist, auf. In anderen Ausführungsformen könnten die zweiten Enden der Stoßdämpfer 120 und 122 ebenfalls an einem Fahrzeugrahmen oder an einem Fahrzeuglängsträger montiert sein oder überhaupt nicht verwendet sein.
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Frühere Fahrzeugaufhängungen nutzen Hilfsfedern, die zwischen der Unterseite der Hilfsfedern üblicherweise einen spitzen Winkel oder Scheitelwinkel von 53 Grad vorsehen, was zu einem Industrie-Quasistandard geworden ist. Wie am besten in den 2 und 9 gezeigt ist, weicht die Fahrzeugaufhängung 50 allerdings von dem Scheitelwinkel-Quasistandard von 53 Grad erheblich ab. Insbesondere ist ein Scheitelwinkel α vorgesehen, der erheblich kleiner als 53 Grad ist. In den in den 1–10 gezeigten Ausführungsformen beträgt der Scheitelwinkel α zwischen der Unterseite der Hilfsfedern 72 und 70 (und der Scheitelwinkel zwischen den Hilfsfedern 71 und 73) 37 Grad. Obwohl ein Scheitelwinkel von 37 Grad bevorzugt ist, kann der Scheitelwinkel α zwischen 34–40 Grad oder von 30–45 Grad betragen, die alle kleiner als ein Standardscheitelwinkel von 53 Grad sind.
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Dadurch, dass der Scheitelwinkel α auf 37 Grad verringert ist, werden eine Anzahl wichtiger Vorteile erreicht. Zum Beispiel ermöglicht der verringerte Scheitelwinkel α, dass die Federn näher zusammen positioniert sind und dadurch in Längsrichtung weniger Platz einnehmen. Es wird wiederum eine größere lichte Weite zwischen dem Fahrzeugreifen und der Federanordnung bereitgestellt, was einen größeren Schneekettenzwischenraum bieten kann oder die Verwendung größerer Reifen ermöglicht. Außerdem werden die Hilfsfedern durch Verringerung des Scheitelwinkels α stärker in eine Scherung als in eine Kompression gebracht. Im Ergebnis kann eine niedrigere Primärfahrzeugfederkonstante erzielt werden, während gleichzeitig eine erhöhte Längssteifheit bereitgestellt wird. Die vorliegende Konfiguration der Hilfsfedern mit einem Scheitelwinkel α von 37 Grad weist die erhöhte Längssteifheit der Aufhängung auf, die zu einer entsprechenden Verringerung der Längsauslenkung auf weniger ein Zoll führt. Im Ergebnis führt der verringerte Scheitelwinkel α während der Bremsung und Beschleunigung zu einer verringerten Achstranslation entlang der SAE-X-Achse.
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Die Verringerung des Scheitelwinkels α zwischen den Hilfsfedern hat in Abhängigkeit von dem zum Herstellen der Hilfsfedern verwendeten Elastomer vorteilhaft zu einer Verringerung der Primäraufhängungsfederkonstante auf 1,5–2,0 kN/mm geführt. Darüber hinaus liegt eine Sekundärfederkonstante der Fahrzeugaufhängung, wenn das Lastauflager in Eingriff ist, gemessen bei 1,0 g, in Abhängigkeit sowohl von den für die Hilfsfedern gewählten Elastomeren als auch von dem Anfangsspalt zwischen dem Lastauflager und seiner Gegenplatte, im Bereich von 2,0–3,5 kN/mm. Diese Primär- und Sekundär-Fahrzeugaufhängungsfederkonstanten sind Größenordnungen kleiner als die herkömmlicher Elastomeraufhängungen und liegen in derselben Größenordnung wie die von 6-Stab-Parabelaufhängungen.
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Wie im Folgenden anhand von 26 ausführlicher diskutiert wird, enthält die Fahrzeugaufhängung 50 außerdem zusätzlich dazu, dass der Scheitelwinkel α zwischen den Hilfsfedern 70 und 72 sowie 71 und 73 verringert ist, eine einzigartige Hilfsfedermontageanordnung, wobei ein angewinkelter Flansch 230 an der Bodenplatte 220 der Hilfsfeder 70 unter Verwendung eines Paars gemeinsamer Befestigungselemente zum Halten direkt an einem entsprechenden angewinkelten Flansch 230 an der Bodenplatte 220 der Hilfsfeder 72 angebracht ist. Außerdem sind die Hilfsfedern 71 und 73 unter Verwendung eines Paars gemeinsamer Befestigungselemente in derselben Weise aneinander direkt montiert. Wie der Begriff ”direkt montiert” hier verwendet ist, bedeutet er, dass die Flansche unter Verwendung eines gemeinsamen Befestigungselements aneinander montiert sind, ohne dass ein Abschnitt des Ausgleichsträgers oder der Hilfsfedermontierung dazwischen montiert ist, obwohl eine Dichtung oder ein Abstandshalter oder ein Abschnitt eines Federsattels dazwischen positioniert sein könnte, während die Flansche immer noch aneinander ”direkt montiert” wären.
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Das direkte Montieren der Hilfsfedern 70 und 72 aneinander und das direkte Montieren der Hilfsfedern 71 und 73 aneinander unter Verwendung gemeinsamer Befestigungselemente bieten eine Anzahl von Vorteilen. Insbesondere können die Hilfsfedern noch näher zusammen positioniert sein, da es keinen Abschnitt des Ausgleichsträgers oder einer Hilfsfedermontierung gibt, der zwischen den Flanschen der Hilfsfedern verläuft. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung gemeinsamer Befestigungselemente, die Hilfsfedern näher aneinander zu positionieren, als wenn für jede Hilfsfeder unabhängige Befestigungselemente verwendet würden. Die nähere Positionierung der Hilfsfedern ermöglicht eine noch größere lichte Weite von den Reifen, was wiederum eine noch größere lichte Weite für Schneeketten oder größere Reifen bereitstellt. Das Endergebnis der direkten Montage der Flansche der Hilfsfedern mit gemeinsamen Befestigungselementen ermöglicht die Verwendung von weniger Befestigungselementen, eine schnellere Montage, verbesserte lichte Weiten zu umgebenden Komponenten (da die Hilfsfedern näher zusammen sind) sowie die Erzeugung einer mechanischen Verbindung zwischen den montierten Flanschen der Hilfsfedern.
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Wie der Fachmann auf dem Gebiet weiß, verbessert eine zwischen zwei Komponenten gebildete mechanische Verbindung im Vergleich zu typischen Hilfsfederentwürfen die Halteintegrität und kann sie die Verwendung kleinerer Befestigungselemente zulassen. Ein Vorteil kleinerer Befestigungselemente sind verbesserte lichte Weiten zu umgebenden Baugruppen, ein besser gewichtsoptimierter Entwurf und verbesserte Wartungsfreundlichkeit, da kleinere Befestigungselemente weniger Drehmoment erfordern, um eine Entwurfslast als einen Prozentsatz der Prüflast zu erzielen. Somit sind kleinere Befestigungselemente leichter und wahrscheinlicher geeignet anzuziehen.
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5 ist eine Unteransicht der Fahrzeugaufhängung 50. In dieser Ansicht ist der Ausgleichsträger 100 mit der Trägernabe 104, die eine Innenseite 104a an einem Ende mit dem Stabzapfen 112 aufweist, und mit der Trägernabe 102, die eine Innenseite 102a mit dem Stabzapfen 110 aufweist, gezeigt. Es ist gezeigt, dass eine Mittelebene 100c des Ausgleichsträgers 100 um eine Entfernung d von einer Mittelebene der Trägernaben 104 und 102 in Richtung der Innenseite 104a und der Innenseite 102a versetzt ist. In dieser Ausführungsform ist die Mittelebene um eine Entfernung d von 11 Millimetern versetzt. Die Bereitstellung eines solchen Versatzes an dem Ausgleichsträger hat die Wirkung, die Fahrzeugaufhängung in Richtung der Innenseite des Fahrzeugrahmens zu verschieben, wodurch auf der Außenseite der Fahrzeugaufhängung vorteilhaft eine zusätzliche lichte Weite bereitgestellt wird.
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In 5 gibt es eine deutliche Ansicht der Hilfsfeder 70 und der Hilfsfeder 72, die an gegenüberliegenden Wänden der Hilfsfedermontierung 107b montiert sind, die von einer Außenseite der Fahrzeugaufhängung 50 ausgeht, sowie der Hilfsfeder 71 und der Hilfsfeder 73, die an gegenüberliegenden Wänden der Hilfsfedermontierung 107a montiert sind, die von der Innenseite der Fahrzeugaufhängung 50 ausgeht.
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6 zeigt eine Draufsicht der Fahrzeugaufhängung 50. In den 5 und 6 ist zu sehen, dass die Stoßdämpfer 120 und 122 unter Verwendung von Stoßdämpfermontierungen 106, 108, 13 und 69 an der Innenseite des Sattels befestigt sind. Außerdem ist auf der Oberfläche der Trägernaben 104 und 102 im Ergebnis des Versatzes d der Mittelebene 100c ein Spalt 105 gezeigt. In 6 ist gezeigt, dass die Lastauflagermontierung 94 von einer Außenseite des Sattels 60 ausgeht, und ist gezeigt, dass die Lastauflagermontierung 92 von einer Innenseite des Sattels 60 ausgeht. Außerdem ist der zentrale Flansch 64 gezeigt, der auf der oberen Oberfläche 91 des an dem Rahmenbefestigungsabschnitt 62 befestigten Sattels 60 positioniert ist.
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7 ist eine rechte Seitenansicht der Fahrzeugaufhängung 50 und 8 ist eine linke Seitenansicht der Fahrzeugaufhängung 50. Die Trägernabe 102 ist mit einem Stabzapfen 110 gezeigt, der für die Befestigung an einer ersten Achse (nicht gezeigt) ausgelegt ist, und die Trägernabe 104 ist mit einem Stabzapfen 112 gezeigt, der für die Befestigung für eine zweite Achse (nicht gezeigt) ausgelegt ist. Es ist ein Rahmenbefestigungsabschnitt 62 mit Knotenblechen 68 und 66 gezeigt, die über der Außenwand 65 und der Innenwand 67 des Sattels verlaufen, und es ist eine Lastauflagermontierung 94 gezeigt, die von der Außenseite der Fahrzeugaufhängung 50 ausgeht. Es ist der Stoßdämpfer 122 gezeigt, der an der Stoßdämpfermontierung 13 montiert ist, und es ist der Stoßdämpfer 120 gezeigt, der an der Stoßdämpfermontierung 69 montiert ist. Außerdem sind ein Paar Fangbänder 80 gezeigt, die von der Innen- und von der Außenseite der Fahrzeugaufhängung 50 ausgehen. Die Fangbänder 80 dienen dazu zu verhindern, dass die Hilfsfedern 70–73 überdehnt und überbelastet werden, wenn die Fahrzeugaufhängung 50 hängend oder rückfedernd angeordnet wird, wie etwa, wenn ein Fahrzeug mit einem Ausleger angehoben wird, auf ein großes Schlagloch trifft oder während eines plötzlichen Höhenunterschieds, wenn es über einen steilen Höhenunterschied in der Straße fährt.
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9 ist eine vergrößerte Vorderansicht und 10 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Hilfsfedern 70 und 72 und des Lastauflagers 90 auf der Außenseite der Fahrzeugaufhängung 50. Die Hilfsfeder 70 ist unter Verwendung von Befestigungselementen 270b und 270c an der Hilfsfedermontierung 170 an dem Sattel 60 befestigt und ist außerdem unter Verwendung eines Befestigungselements 270a an der Hilfsfedermontierung 107a an dem Ausgleichsträger 100 befestigt. Ähnlich ist die Hilfsfeder 72 unter Verwendung der Befestigungselemente 272b und 272c an der Hilfsfedermontierung 172 an dem Sattel 60 befestigt und außerdem unter Verwendung des Befestigungselements 272a an der Hilfsfedermontierung 107a an dem Ausgleichsträger 100 befestigt. Wie in 26 dargestellt ist, ist der nach oben verlaufende Flansch 230 der Hilfsfeder 70 unter Verwendung gemeinsamer Befestigungselemente direkt an einem entsprechenden nach oben verlaufenden Flansch 230 der Hilfsfeder 72 montiert, wobei ein Abschnitt des Federsattels 193 dazwischen positioniert ist. In anderen Ausführungsformen können die Hilfsfederflansche 230 unter Verwendung gemeinsamer Befestigungselemente direkt aneinander montiert sein, ohne dass ein Abschnitt eines Federsattels dazwischen positioniert ist. Wie oben diskutiert wurde, ist zwischen den Bodenplatten der Hilfsfedern 70 und 72 der Scheitelwinkel α gebildet.
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Um die Hilfsfederanordnung weiter zu verstärken, ist eine Verbindungsstange 130 verwendet, um die Außenhilfsfeder 70 an der Innenhilfsfeder 71 (in 3 und 5 gezeigt) zu befestigen, und ist eine Verbindungsstange 132 verwendet, um die Innenhilfsfeder 72 an der Innenhilfsfeder 73 (in 3 und 5 gezeigt) zu befestigen. In dieser Ausführungsform ist die Verbindungsstange in einer Zwischenplatte montiert, die sich an einem Mittelpunkt zwischen der Deckplatte und der Bodenplatte der Hilfsfeder befindet. Der Mittelpunkt ist derjenige Punkt, der für Knicken, Ausbauchen und Aufweiten am anfälligsten ist. Somit dient die Verbindungsstange dazu, die Innen- und die Außenhilfsfeder reagieren zu lassen, um ein Knicken oder Ausbauchen an dem anfälligsten Punkt an der Hilfsfeder zu verhindern. Somit stellt die Verbindungsstange für die Hilfsfederanordnung größere Starrheit und Festigkeit bereit.
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Darüber hinaus sind durch direktes Montieren der Hilfsfeder 70 an der Hilfsfeder 72 mit gemeinsamen Befestigungselementen und direktes Montieren der Hilfsfeder 71 an der Hilfsfeder 73 mit gemeinsamen Befestigungselementen und durch Verbinden der Hilfsfeder 70 mit der Hilfsfeder 71 unter Verwendung der Verbindungsstange 130 und durch Verbinden der Hilfsfeder 72 mit der Hilfsfeder 73 unter Verwendung der Verbindungsstange 132 alle vier Hilfsfedern 70, 71, 72 und 73 miteinander verbunden. Im Ergebnis schaffen die vorliegenden Ausführungsformen eine vereinheitlichte, miteinander verbundene Anordnung von Hilfsfedern, die starrer und stabiler ist, als wenn die Hilfsfedern nicht verbunden wären.
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Wie in den 9 und 10 gezeigt ist, ist außerdem das Lastauflager 90 an der Außenlastauflagermontierung 94 (und an der in 4 gezeigten Innenlastauflagermontierung 92) befestigt und über der Gegenplatte 190 positioniert. Das Fangband 80 ist an dem Fangbandflansch 80a und an dem Fangbandflansch 80b befestigt. Die Gegenplatte 190 ist über Befestigung an dem Fangbandflansch 80b befestigt. In dieser Ausführungsform ist eine untere Oberfläche des Lastauflagers 90 in einer Entfernung D über der Gegenplatte 190 positioniert. Die Entfernung D kann vorzugsweise 19 mm sein. Somit beruht eine Primärfederkonstante auf den Hilfsfedern und wird eine Sekundärfederkonstante bereitgestellt, die das Lastauflager 90 enthält, wenn das Lastauflager 90 mit der Gegenplatte 190 in Eingriff ist. In dieser Ausführungsform ist bei 68 mm Weg ein harter Anschlag enthalten, um die Hilfsfedern und das Lastauflager davor zu schützen, zu stark komprimiert zu werden.
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Das Merkmal des harten Anschlags ist am Besten in den 22A und 22B gezeigt, wo die zum Montieren des Lastauflagers 90 verwendeten Befestigungselemente 290a in Richtung der Gegenplatte 190 nach unten verlaufen. Um die Befestigungselemente 290a sind Muffen 291 positioniert, wobei die Befestigungselemente 290a in dieser Ausführungsform einen Kopf 293 aufweisen, der von dem Ende der Muffen 291 ausgeht. Wenn das Lastauflager 90 erheblich komprimiert wird, z. B. bei 50% Kompression, berühren die Köpfe 293 der Befestigungselemente 290a die Gegenplatte 190, um einen harten Anschlag bereitzustellen und um eine weitere Kompression des Lastauflagers 90 zu verhindern. In anderen Ausführungsformen kann die Unterseite der Muffen 291 angesenkt sein, um den Kopf 293 einzuschließen, so dass der Kopf 293 nicht von der Unterseite der Muffe 291 ausgeht und stattdessen die Unterseite der Muffe 291 die Gegenplatte 190 berührt, um den harten Anschlag bereitzustellen. Die Unterseite der Muffe 291 weist einen größeren Flächeninhalt als der Kopf 293 der Befestigungselemente 290a auf, um die Kräfte beim Aufprall mit der Gegenplatte 190 zu verteilen. Im Ergebnis des harten Anschlags gibt es eine Obergrenze des Betrags der Belastung, die von den Hilfsfedern und von dem Lastauflager erfahren wird. In dieser Ausführungsform besteht das Fangband 80 aus Gewebematerial, das vorteilhaft abnehmbar ist, um die leichte Reparatur oder den leichten Ersatz des Fangbands 80 zu ermöglichen. Es wird angemerkt, dass die offenbarten Fahrzeugaufhängungen in Abhängigkeit von der Anwendung ohne ein Lastauflager verwendet werden können.
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Die Komponenten der in den 1–10 gezeigten Fahrzeugaufhängung 50 können Gussmetall oder bearbeitetes Metall oder ein Verbundmaterial einschließlich Eisen, Stahl oder Aluminium enthalten. Der Rahmenbefestigungsabschnitt 62 und der Sattel 60 und der Ausgleichsträger 100 könnten ebenfalls mit irgendeinem geeigneten gussfähigen Material gegossen sein. Ähnlich kann der Sattel 60 ein Gussmaterial oder bearbeitetes Material oder Verbundmaterial enthalten. In Abhängigkeit von der Anwendung kann das Metall z. B. duktiles Eisen mit Kugelgraphit (oder einfacher duktiles Eisen), Stahl wie etwa hochfester niederlegierter Stahl oder Aluminium sein. Obwohl häufig Aluminium verwendet wird, wenn Gewichtsbetrachtungen von größerer Bedeutung sind, sind üblicherweise hochfeste niederlegierte Stähle ein bevorzugtes Material zur Verwendung für den Rahmenanhänger und den Sattel.
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Die 11–15 sind Ansichten einer Hilfsfeder 200. Die Hilfsfedern 70, 71, 72 und 73 können als Hilfsfeder 200 konfiguriert sein. Wie in den 11–14 gezeigt ist, enthält die Hilfsfeder 200 eine Grundplatte 220 und eine Deckplatte 210. Die Hilfsfeder 200 enthält einen Elastomerabschnitt 260 zwischen der Grundplatte 220 und der Zwischenplatte 250, einen Elastomerabschnitt 262 zwischen der Zwischenplatte 250 und der Zwischenplatte 252, einen Elastomerabschnitt 264 zwischen der Zwischenplatte 252 und der Zwischenplatte 254 und einen Elastomerabschnitt 266 zwischen der Zwischenplatte 254 und der Deckplatte 210. Es wird angemerkt, dass in anderen Ausführungsformen eine größere oder kleinere Anzahl von Zwischenplatten einschließlich keiner Zwischenplatten verwendet sein können.
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Die Deckplatte 210 enthält Montagelöcher 212 und 214, die an Flanschen der Deckplatte positioniert sind, die über die Elastomerzone hinausgehen, wobei sich das Montageloch 212 an einem Flansch an einem ersten Ende der Deckplatte 210 befindet und das Montageloch 214 an einem Flansch an einem zweiten Ende der Deckplatte 210 befindet. Eine solche Montagelochanordnung ermöglicht die Montage an einer Hilfsfedermontierung ohne Verwendung von Stiften, die von der Elastomerzone ausgehen. Die Bodenplatte 220 enthält das Montageloch 222, das an einem Flansch an einem ersten Ende der Bodenplatte 220 positioniert ist, das ebenfalls jenseits der Elastomerzone liegt. Von einem zweiten Ende der Bodenplatte 220 geht ein angewinkelter Flansch 230 aus. Wie in 26 dargestellt ist, enthält der angewinkelte Flansch 230 ein Paar beabstandeter Montagelöcher 232 und 234, die jenseits der Elastomerzone positioniert sind, die dafür ausgelegt sind, direkt an einem entsprechenden angewinkelten Flansch einer angrenzenden Hilfsfeder montiert zu werden. Vorteilhaft gehen die Deckplatte 210 und die Bodenplatte 220 über die Elastomerzone hinaus und können sie mit einer komplementären Form zu der Montagefläche einer Hilfsfedermontierung gebildet sein, um einen größeren Flächeninhalt bereitzustellen, der eine festere mechanische Verbindung bildet.
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Wie in 13 und 14 gezeigt ist, kann der angewinkelte Flansch 230 unter einem Winkel verlaufen, der die Hälfte des Scheitelwinkels α ist, so dass zwischen den Bodenflächen der direkt verbundenen Hilfsfedern ein Scheitelwinkel α gebildet ist, wenn er direkt an dem angewinkelten Flansch einer angrenzenden Hilfsfeder mit derselben Konfiguration montiert ist. Außerdem ist ein Verbindungsstangenmontagefortsatz 240 mit einem Durchgangsloch 241 gezeigt, der von der zentralen Zwischenplatte 252 ausgeht, durch den eine Verbindungsstange verlaufen kann.
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15 ist eine Draufsicht der Hilfsfeder 200. Wie zu sehen ist, verläuft das Montageloch 222 der Bodenplatte 220 jenseits der Elastomerzone. Außerdem verlaufen Montagelöcher 232 und 234 an dem angewinkelten Flansch 230 außerhalb der Bodenplatte 220, wobei sie einen Abstand aufweisen, der weiter als die Breite der Bodenplatte 220 und der Deckplatte 210 ist. Dieser weite Abstand der Montagelöcher 232 und 234 an dem angewinkelten Flansch 230 sichert vorteilhaft einen stärkeren Kontakt zwischen den angewinkelten Flanschoberflächen, wenn sie wie in 26 gezeigt montiert sind, was dazu führt, dass zwischen den angewinkelten Flanschen der Hilfsfedern eine festere mechanische Verbindung gebildet ist.
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Die besondere Konfiguration der Grundplatte 220, der Deckplatte 210 und der Zwischenplatten 250, 252 und 254 der Hilfsfeder 200 ist nur veranschaulichend, wobei diese Komponenten eine Vielzahl von Geometrien und Konfigurationen aufweisen. Somit braucht die Hilfsfeder 200 nicht die in den 9–15 gezeigte Geometrie aufweisen, kann sie aber aufweisen. Darüber hinaus kann die Verwendung einer Verbindungsstange enthalten sein, ist aber nicht erforderlich.
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Üblicherweise ist eine Hilfsfeder aus einer verhältnismäßig flachen ersten und einer verhältnismäßig flachen zweiten Endplatte mit einem zwischen ihnen verbundenen Elastomer konstruiert. Diese Feder hat dann Kompressions- und Scherraten, die dem gewählten Material, dem gewählten Querschnitt und der gewählten Dicke des Elastomers entsprechen. In Übereinstimmung mit den offenbarten Ausführungsformen kann die Hilfsfeder 200 aus Elastomerabschnitten 260, 262, 264 und 266 konstruiert sein, die an eine oder mehrere der Platten 210, 250, 252, 254 und 220 geklebt sind. Die Elastomerabschnitte 260, 262, 264 und 266 können ein Elastomermaterial (d. h. ein Elastomer) wie etwa Naturkautschuk, synthetischen Kautschuk, Styrolbutadien, synthetisches Polyisopren, Butylkautschuk, Nitrilkautschuk, Ethylenpropylenkautschuk, Polyacrylkautschuk, hochdichtes Polyethylen, ein thermoplastisches Elastomer, ein thermoplastisches Olefin (TPO), Urethan, Polyurethan, ein thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder einen anderen Elastomertyp enthalten. Diesbezüglich und insbesondere können die Elastomerabschnitte 260, 262, 264 und 266 ein Elastomer enthalten, das als D2000 M4AA 717 A13 B13 C12 F17 K11 Z1 Z2 der Amerikanischen Gesellschaft für Materialprüfung (ASTM) definiert ist. In diesem Fall repräsentiert Z1 Naturkautschuk und repräsentiert Z2 einen Durometer, der zum Erzielen einer gewünschten Scherrate gewählt ist. Der gewählte Durometer kann auf einer gegebenen vordefinierten Skale wie etwa der Shore-A-Skale, der ASTM-D2240-Typ-A-Skale oder der ASTM-D2240-Typ-D-Skale beruhen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist in Übereinstimmung mit der Shore-A-Skale z. B. Z2 vorzugsweise 70 ± 5. In einer anderen Ausführungsform liegt in Übereinstimmung mit der Shore-A-Skale z. B. Z2 im Bereich von 50 bis 80. Andere Beispiele für Z2 und Bereiche für Z2 sind ebenfalls möglich.
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In anderer Hinsicht können die Elastomerabschnitte 260, 262, 264 und 266 ein viskoelastisches Material enthalten, das (i) elastische Eigenschaften aufweist, wenn die Hilfsfeder 200 unter einer Last innerhalb eines gegebenen Bereichs steht und wenn diese Last entfernt wird, und (ii) das nichtelastische Eigenschaften aufweist (z. B. nicht in eine ursprüngliche unbelastete Form zurückkehrt), falls die angelegte Last die größte Last des gegebenen Bereichs übersteigt. Der gegebene Bereich kann von keiner Last bis zu einer maximal erwarteten Last zuzüglich eines gegebenen Schwellenwerts verlaufen. Der gegebene Schwellenwert berücksichtigt eine mögliche Überlastung der Hilfsfeder 200. Als ein Beispiel kann das viskoelastische Material amorphe Polymere, semikristalline Polymere und Bipolymere enthalten. Andere Beispiele des viskoelastischen Materials sind ebenfalls möglich.
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In Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen können die Elastomerabschnitte 260, 262, 264 und 266 ebenfalls einen oder mehrere Füllstoffe enthalten. Der bzw. die Füllstoffe können das Verhalten der Elastomerabschnitte 260, 262, 264 und 266 optimieren. Die Füllstoffe können Wachs, Öl, Härtungsmittel und/oder Ruß enthalten, sind darauf aber nicht beschränkt. Diese Füllstoffe können das Verhalten dadurch optimieren, dass sie die Dauerhaftigkeit verbessern und/oder die Elastomerabschnitte für eine an die Elastomerabschnitte angelegte gegebene Scherlast und/oder gegebene Kompressionslast abstimmen. Die Verbesserung der Dauerhaftigkeit durch Verwendung von Füllstoffen kann z. B. das Minimieren eines Kennfelds des Temperaturanstiegs gegenüber der Belastung der Elastomerabschnitte und/oder das Maximieren der Formhaltung der Elastomerabschnitte enthalten.
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Die Hilfsfeder 200 kann z. B. durch Einführen der Platten 210, 250, 252, 245 und 220 in eine Form (nicht gezeigt) gebildet werden. Die Platten können jeweils mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet sein. Als ein Beispiel kann das Beschichtungsmaterial ein Material enthalten, das Zink und Phosphat, modifiziert mit Calcium, enthält. Das Beschichtungsmaterial kann ein Beschichtungsgewicht von 200–400 Milligramm pro Quadratfuß aufweisen. Andere Beispiele des Beschichtungsmaterials sind ebenfalls möglich. Auf die beschichteten Platten kann ein Klebemittel aufgetragen werden, um die Platten an die Elastomerabschnitte zu binden. Als ein Beispiel kann das Klebemittel Chemlok®, hergestellt durch die Lord Corporation, Cary, North Carolina, USA, enthalten. Andere Beispiele des Klebemittels sind ebenfalls möglich. Das Auftragen des Beschichtungsmaterials und/oder das Auftragen des Klebemittels können vor, während und/oder nach Einführung der Platten in die Form stattfinden. Nach Auftragen des Beschichtungsmaterials und des Klebemittels kann das Elastomermaterial (während es in einer vergießbaren Form ist) in die Form eingeführt werden, um die Elastomerabschnitte zu bilden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist irgendein freiliegender Abschnitt der Platten (z. B. ein Abschnitt der Platten, der nicht durch das Elastomermaterial bedeckt ist) durch ein anderes Mittel als das Elastomermaterial vor Korrosion geschützt. In anderen Ausführungsformen können einige freiliegende Abschnitte der Platten (z. B. die Ränder der Platten) nicht vor Korrosion geschützt sein, während irgendwelche anderen freiliegenden Abschnitte der Platten vor Korrosion geschützt sind.
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Die Platten 210, 250, 252, 254 und 220 können aus irgendeinem einer Vielzahl geeigneter Materialien, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Eisen, Stahl, Aluminium, Kunststoff, einem Verbundmaterial oder einem anderen Material hergestellt sein. Die Platten können vollständig oder wenigstens im Wesentlichen in Elastomer gekapselt sein, um ihre Korrosionsbeständigkeit und Reibung an den Gegenaufhängungselementen weiter zu verbessern. Als ein Beispiel können die Platten 210, 250, 252, 254 und 220 Platten mit einer Dicke zwischen einem Bereich von 0,188 Zoll (3,00 mm) bis 0,25 Zoll (6,35 mm) oder mehr enthalten.
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Die 16A und 16B sind perspektivische Ansichten eines beispielhaften Lastauflagers 300 zur Verwendung in der Fahrzeugaufhängung 50. 17 ist eine Seitenansicht, 18 ist eine Vorderansicht, 19 ist eine Unteransicht und 20 ist eine Draufsicht des Lastauflagers 300. Das in der Fahrzeugaufhängung 50 in 1–10 gezeigte Lastauflager 90 kann als Lastauflager 300 ausgelegt sein.
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Wie in einer oder in mehreren der 16A–20 gezeigt ist, enthält das Lastauflager 300 eine Deckplatte 310, eine Bodenplatte 320 und einen Lastauflagerabschnitt 330. Die Deckplatte 310 enthält einen Montageflansch 312 mit einem Montageloch 312a und einen Montageflansch 314 mit einem Montageloch 314a, die dafür ausgelegt sind, die Lastauflagermontierungen 92 und 94 (die in 2 und 4 gezeigt sind) der Fahrzeugaufhängung 50 zu montieren. In dieser Ausführungsform ist ein horizontaler Querschnitt des Auflagerabschnitts 330 allgemein quadratisch mit abgerundeten Ecken, obwohl er ebenfalls allgemein kreisförmig, rechteckig oder ein Kegelschnitt sein könnte. Wie in 16B und 19 gezeigt ist, enthält die Bodenplatte 320 Löcher 322, die während des Formprozesses verwendet werden, um einen Durchgang für das Elastomermaterial bereitzustellen, das den Auflagerabschnitt 330 bildet.
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Wie in 17 gezeigt ist, weist der Lastauflagerabschnitt 330 eine einzigartige symmetrische Form auf, die eine krummlinige vordere und eine krummlinige hintere Außenoberfläche 332 und 334 enthält, die in Richtung des Zentrums bei dem Mittelpunkt zwischen der Deckplatte 310 und der Bodenplatte 320 geneigt sind, so dass bei dem Mittelpunkt die kleinste Dicke des Lastauflagers 330 auftritt. Wie in 18 gezeigt ist, weist der Lastauflagerabschnitt 330 ähnlich eine einzigartige symmetrische Form auf, die eine krummlinige linke und eine krummlinige rechte Außenoberfläche 336 und 338 enthält, die in Richtung des Zentrums bei dem Mittelpunkt zwischen der Deckplatte 310 und der Bodenplatte 320 geneigt sind, so dass bei dem Mittelpunkt die kleinste Dicke des Lastauflagers 330 auftritt.
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Das Lastauflager 330 kann einen Querschnitt aufweisen, bei dem die vordere und die hintere Außenoberfläche 332 und 334 eine negative Gaußsche Krümmung aufweisen, und ähnlich kann das Lastauflager 330 einen Querschnitt aufweisen, bei dem die linke und die rechte Außenoberfläche 336 und 338 eine negative Gaußsche Krümmung aufweisen. Außerdem kann der Lastauflagerabschnitt 330 als ein Hyperboloid geformt sein. Die gekrümmten Außenoberflächen des Lastauflagerabschnitts führen für dieselbe Durchbiegung im Vergleich zu einem linear verringerten Querschnitt zu einer viel geringeren Elastomerbelastung an die Lastauflage.
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Bei voller Einfederung oder wenn der oben diskutierte harte Anschlag erreicht ist, kann das Lastauflager 90 eine Kompression von 50% erfahren. An diesem Punkt ändert sich der Querschnitt des Lastauflagerabschnitts 330 von einer negativen Gaußschen Krümmung zu einer Gaußschen Krümmung von 0 oder zu einer geringfügig positiven Gaußschen Krümmung. Wie es hier verwendet ist, bedeutet die Gaußsche Krümmung 0, dass die Außenoberflächen des Querschnitts parallel sind, und bedeutet eine ”geringfügig positive Gaußsche Krümmung”, dass der Mittelpunkt des Lastauflagerabschnitts 330 auf jeder Seite des Lastauflagerabschnitts um bis zu 1 cm breiter als an den Endabschnitten wird.
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Es wird gewürdigt werden, dass die Bodenplatte 320 nicht erforderlich ist und dass das Lastauflager 330 anstelle der Bodenplatte 320 eine freiliegende Oberfläche aufweisen kann. Die Verwendung einer Bodenplatte 320 beeinflusst die Kurve der Lastauflagelast gegenüber der Durchbiegung auf keine signifikante Weise. Allerdings kann die Bodenplatte 320 enthalten sein, um das aktive Elastomer des Lastauflagerabschnitts 330 vor Fremdkörpern wie etwa Gestein, die versehentlich auf der Gegenplatte, die unter dem Lastauflager positioniert ist, enden könnten, zu schützen. Die Fremdkörper könnten vorübergehend oder dauerhaft in das Elastomer eingebettet werden und eine unerwünschte Rissinitiierungsstelle erzeugen.
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Die Bodenplatte 320 kann gekapselt sein, um eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen, wobei die Beseitigung des Metall-Metall-Kontakts zu einer Geräuschminderung beim Kontakt mit der Gegenplatte, zu einer verbesserten Reibung zwischen dem Lastauflager 300 und der Gegenplatte 190 (die in den 9 und 10 gezeigt ist), um den Verschleiß zwischen der Bodenplatte 320 und der Gegenplatte 190 während der Fahrzeugbewegung zu verringern oder zu minimieren, da die Relativbewegung verringert oder beseitigt ist, führt. Außerdem kann die Kapselung ähnlich den Verschleißanzeigern, die zwischen Reifenprofilen zu finden sind, als ein Verschleiß- und Austausch-Kundendienstindikator verwendet werden.
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Wegen seiner allgemeinen Kegelschnittform kann das Lastauflager 300 eine kontinuierlich zunehmende Federkonstante, während eine angelegte Last zunimmt, und eine kontinuierlich abnehmende Federkonstante, während eine angelegte Last abnimmt, aufweisen.
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Die Deckplatte 310 und die Grundplatte 320 können aus irgendeinem einer Vielzahl geeigneter Materialien, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Eisen, Stahl, Aluminium, Kunststoff und einem Verbundmaterial konstruiert sein. Als ein Beispiel kann die Grundplatte eine Platte mit einer Dicke zwischen einem Bereich von 0,188 Zoll (3,00 mm) bis 0,25 Zoll (6,35 mm) oder mehr enthalten. Die Platten können in einem Elastomer gekapselt sein und/oder unter Verwendung eines Klebemittels an den Lastauflagerabschnitt geklebt sein. Die Plattendimensionen und die Plattenform können zu irgendeiner Dimension oder Form, die für die Packung, für das Gewicht und für die Ästhetik gewünscht ist, geändert werden. Vorzugsweise ist die Lastauflagerdeckplatte 310 so dimensioniert, dass sie (i) an die Oberfläche der hier beschriebenen Lastauflagermontierung wie etwa der Lastauflagermontierungen 92 und 94 angepasst ist, (ii) Montagelöcher zum Befestigen des Lastauflagers 300 an den Lastauflagermontierungen 92 und 94 örtlich festlegt und (iii) die Gesamtmasse minimiert.
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Die Größe und die Dimensionen des für den Auflagerabschnitt 330 des Lastauflagers 300 verwendeten Elastomers können für die Anforderungen der vertikalen Federkonstante optimiert sein. Wie oben erwähnt wurde, kann die vertikale Federkonstante für die Lastauflager 300 mit zunehmender Last kontinuierlich zunehmen und mit abnehmender Last kontinuierlich abnehmen, was in einem Graphen, der die Federkonstante als Funktion der Federlast darstellt, eine krummlinige Form ohne Unstetigkeiten definiert.
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Vorzugsweise weist der Lastauflagerabschnitt 330 eine allgemeine Kegelschnittform auf, während er zwischen der Deckplatte 310 und der Bodenplatte 320 in Richtung des Mittelpunkts verläuft. Mit dieser bevorzugten Form nimmt die vertikale Federkonstante für das Lastauflager 300 mit zunehmender Last linear zu und mit abnehmender Last linear ab. Diesbezüglich ist das Lastauflager 300 als ein Lastauflager mit zunehmender Federkonstante betreibbar. In einer Ausführungsform ist der an die Deckplatte 310 angrenzende und an die Bodenplatte 320 angrenzende Querschnitt des Lastauflagerabschnitts 330 110 mm mal 110 mm. Bei dem Mittelpunkt zwischen der Deckplatte 310 und der Bodenplatte 320 weist der Lastauflagerabschnitt 330 den Querschnitt von 88 mm mal 88 mm auf und die Höhe des Lastauflagerabschnitts 330 beträgt ausschließlich der Platten oder einer Verschleißschutzkapselung 105 mm. Andere beispielhafte Dimensionen von Abschnitten des Lastauflagers 300 sind ebenfalls möglich. Für eine gegebene Geometrie kann die Federkonstante des Lastauflagers 300 durch Ändern des Durometers des Elastomers optimiert werden. Durch Ändern des Durometers kann eine Familie von Lastauflagern mit austauschbar zunehmender Federkonstante erzeugt werden.
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Ferner wird gewürdigt werden, dass das Lastauflager 300 mit dem Auflagerabschnitt 330, der entweder über oder unter der Bodenplatte 310 verläuft, montiert sein kann. Gleichfalls kann das Lastauflager 300 in der Weise montiert sein, dass die Deckplatte 310 unter der Bodenplatte 320 verläuft. Somit wird die Verwendung der Begriffe ”oben” und ”unten” einfach verwendet, um die Platten 310 und 320 zu beschreiben, die an dem Lastauflagerabschnitt 330 befestigt sind, und erfordert sie in keiner Weise, dass das Lastauflager 300 in irgendeiner bestimmten Konfiguration montiert ist.
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21A ist eine perspektivische Querschnitts-Innenseitenansicht der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der in 4 gezeigten Linie 21A-21A und 21B ist eine perspektivische Querschnitts-Außenseitenansicht der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der in 2 gezeigten Linie 21B-21B. Es ist ein Rahmenbefestigungsabschnitt 62 mit Montagelöchern 63 gezeigt, der von der oberen Oberfläche 91 des Sattels mit einem zentralen Flansch 64 und einem Knotenblech 68 nach oben verläuft. Es ist der Stoßdämpfer 122 gezeigt, der an der Innenseitenfläche 67 des Sattels montiert ist, und es ist das Fangband 80 gezeigt, das unter der Lastauflagermontierung 92 verläuft. Es sind die Hilfsfedern 70 und 71 gezeigt, die auf gegenüberliegenden Seiten des Ausgleichsträgers 100 an den Hilfsfedermontierungen 170 und 171 montiert sind. Ähnlich sind die Hilfsfedern 72 und 73 gezeigt, die auf gegenüberliegenden Seiten des Ausgleichsträgers 100 an den Hilfsfedermontierungen 172 und 173 montiert sind. Außerdem ist ein gemeinsames Befestigungselement 71b gezeigt, das die Hilfsfeder 71 direkt an der Hilfsfeder 73 montiert, und ist ein gemeinsames Befestigungselement 70b gezeigt, das die Hilfsfeder 70 direkt an der Hilfsfeder 72 montiert.
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22A ist eine perspektivische Querschnitts-Innenseitenansicht der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der in 4 gezeigten Linie 22A-22A und 22B ist eine perspektivische Querschnitts-Außenseitenansicht der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der in 2 gezeigten Linie 22B-22B. Es ist der Rahmenbefestigungsabschnitt 62 mit Montagelöchern 63 gezeigt, der von der oberen Oberfläche 91 des Sattels mit dem zentralen Flansch 64 und mit dem Knotenblech 68 nach oben verläuft. Es ist der Stoßdämpfer 122 gezeigt, der an der Innenseitenfläche 67 des Sattels montiert ist, und es sind die Fangbänder 80 gezeigt, die auf gegenüberliegenden Seiten des Lastauflagers 90 verlaufen. Das Lastauflager 90 ist direkt über der Gegenplatte 190 positioniert zu sehen. Außerdem ist das Lastauflager 90 unter Verwendung der Befestigungselemente 290a an den von den Wänden 65 und 67 des Sattels ausgehenden Lastauflagermontierungen montiert gezeigt.
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Es ist der Federsattel 193 gezeigt, der die Gegenplatte 190 stützt. In der Gegenplatte 190 ist ein Durchgangsloch 70d positioniert, das ermöglicht, dass ein Befestigungselement dadurch verläuft, um die angewinkelten Flansche der Hilfsfedern 70 und 72 aneinander zu montieren. Ähnlich ist in der Gegenplatte 190 ein Durchgangsloch 71d positioniert, um zu ermöglichen, dass ein Befestigungselement dadurch verläuft, um die angewinkelten Flansche der Hilfsfedern 71 und 73 aneinander zu montieren.
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Außerdem ist der Ausgleichsträger 100 gezeigt, der einen U-förmigen Querschnitt mit gegenüberliegenden Wänden 100a und 100b aufweist. Um die zwei Wände 100a und 100b aneinander zu befestigen, ist eine Zugschraube 101 mit einer Muffe 103 verwendet. Die Zugschraube 101 ist verwendet, um die Spannung in dem Ausgleichsträger 100 zu entlasten, wo die Hilfsfedern 70–73 befestigt sind, indem die Wände 100a und 100b in der Weise ”zusammengeklemmt sind”, dass ihre Innenoberflächen die jeweiligen Stirnflächen der Muffe 103 berühren.
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23A ist eine perspektivische Querschnitts-Innenseitenansicht der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der in 4 gezeigten Linie 23A-23A und 23B ist eine perspektivische Querschnitts-Außenseitenansicht der Fahrzeugaufhängung 50 entlang der in 2 gezeigten Linie 23B-23B. Es ist der Rahmenbefestigungsabschnitt 62 mit den Montagelöchern 63 gezeigt, der von der oberen Oberfläche 91 des Sattels mit dem zentralen Flansch 64 und mit dem Knotenblech 68 nach oben verläuft. Es ist der Stoßdämpfer 122 gezeigt, der an der Innenseitenfläche 67 des Sattels montiert ist, und es sind die Fangbänder 80 gezeigt, die auf gegenüberliegenden Seiten des Lastauflagers 90 verlaufen. Das Lastauflager 90 ist direkt über der Gegenplatte 190 positioniert zu sehen. Außerdem ist das Lastauflager 90 gezeigt, das an den von den Wänden 65 und 67 des Sattels ausgehenden Lastauflagermontierungen montiert.
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24 ist eine perspektivische Ansicht der Innenseite des Ausgleichsträgers 100 und 25 ist eine Draufsicht des Ausgleichsträgers 100. Die Trägernaben 102 und 104 befinden sich an gegenüberliegenden Enden des Ausgleichsträgers 100. Auf der Innenseite des Ausgleichsträgers 100 sind die Stoßdämpfermontierung 106, die das Montageloch 106a aufweist, und die Stoßdämpfermontierung 108, die das Montageloch 108a aufweist, positioniert gezeigt. Die Hilfsfedermontierungen 107a und 107b gehen von gegenüberliegenden Seiten des Zentrums des Ausgleichsträgers 100 aus. Auf der Innenseite enthalten die Wände der Hilfsfedermontierung 107a Montagelöcher 109a und 109b, die zum Montieren der Montagefedern 71 und 73 (in 3 gezeigt) verwendet werden, und auf der Außenseite enthalten die Wände der Hilfsfedermontierung 107b Montagelöcher 108b und 108a, die zum Montieren der Hilfsfedern 70 und 72 (in 2 gezeigt) verwendet werden.
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Der Ausgleichsträger 100 ist in einer veranschaulichenden Konfiguration gezeigt. Allerdings kann der Ausgleichsträger 100 in irgendeiner einer Vielzahl von Anordnungen und mit einer Vielzahl von Konfigurationen und/oder Materialien konstruiert sein.
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26 bietet eine Darstellung, die zeigt, wie die Hilfsfedern 70 und 72 unter Verwendung gemeinsamer Befestigungselemente direkt aneinander montiert sein können. Insbesondere sind die Flansche 230 der Hilfsfedern 70 und 72 wie gezeigt aneinander positioniert, wobei der Federsattel 193 dazwischen verläuft, wobei ein Paar gemeinsamer Befestigungselemente verwendet sein können, um die Hilfsfedern 70 und 72 direkt aneinander zu montieren. Der Federsattel 193 kann aus einem Paar gebogener Platten mit einer Dicke von 6 mm gebildet sein, so dass die Flansche 230 12 mm voneinander beabstandet positioniert sind. Außerdem ist der Scheitelwinkel α zwischen den unteren Oberflächen der Bodenplatten 220 der Hilfsfedern 70 und 72 gezeigt.
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Oben sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Der Fachmann auf dem Gebiet versteht, dass an den beschriebenen Ausführungsformen Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne von dem wahren Schutzumfang und Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung, die durch die Ansprüche definiert ist, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ASTM-D2240-Typ-A-Skale [0070]
