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Reibungsverstärkende Endenausführung für Blattfedern
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Die Erfindung betrifft eine reibungsverstärkende Endenausführung für
Blattfedern, insbesondere für Parabelfedern, mit mindestens einem als Gleitende
ausgebildeten Blattfederende, welches sich gegen einen Federbock abstützt, wobei
zu den im wesentlich horizontalen Reibflächen der Gleitenden jeweils zwei zusätzliche
vertikale Reibflächenpaare zu beiden Seiten des Blattfederendes angeordnet sind.
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Für eine solche Reibungsverstärkung kommen Blatt federn sowohl mit
einem Gleitende als auch mit zwei Gleitenden in Betracht.
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Federn mit einem Gleitende können beispielsweise an ihrem anderen
Ende ein Federauge aufweisen. Federn mit zwei Gleitenden können für Achsen verwendet
werden, die eine separate Lenkerführung haben. Zur Reibungsverstärkung wird der
Effekt verwendet, daß die Federblattenden bei Krümmungsänderung der Blattfedern,
hervorgerufen durch Lastschwankungen im Fahrbetrieb, eine Längsverschiebung erleiden
und damit eine Relativbewegung gegenüber den Federböcken ausführen. Es ist bereits
eine solche reibungsverstärkende Endenausführung bekannt. Bei dieser Konstruktion
wird, damit am Federende eine Reibungsarbeit geleistet wird, eine angenietete Klammer
zwischen den Seitenwänden des Federbockes eingeklemmt oder verklemmt, so daß zwei
senkrechte Stahlflächenpaare gegeneinander reiben. Der Vorteil dieser Art von Reibungsverstärkung
besteht darin, daß die Reibung an der Stelle der Feder auftritt oder erzeugt wird,
an der die größten Längsverschiebungen auftreten, so daß eine gewünschte Reibungsarbeit
mit der geringstmöglichen Anpreßkraft erzeugt werden kann.
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Die bekannte Ausführung hat folgende Nachteile. Es sind sehr komplizierte
Klammern erforderlich. Diese müssen mit einem der Federblätter vernietet werden.
Die Nietverbindung kann dabei sehr hoch beansprucht werden und sich im Laufe der
Zeit lockern oder lösen. Das oberste Blatt eignet sich im allgemeinen nicht zum
Annieten, weil sonst die Niete durch Reibverschleiß am Federbock zerstört werden
könnten. Die Klammer benötigt eine Mindestlänge, damit in jedem Betriebszustand
eine einwandfreie Unterstützung des ersten Federblattes gegenüber dem zweiten Federblatt
gewährleistet ist.
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Damit die Reibflächen genügend groß werden, muß die Klammer auch eine
Mindesthöhe besitzen. Da die Spannschrauben noch unterhalb der Klammer angeordnet
werden müssen, ergibt sich eine große Bauhöhe des Federbockes. Zur Begrenzung der
Reibung müssen Distanzhülsen vorgesehen werden, welche gleichzeitig die Federbockwandungen
vor übermäßigem Verbiegen schützen. Eine exakt einstell- und individuell dosierbare
sowie bei Auftreten von Verschleiß nachstellbare Reibungsverstärkung ist mit der
bekannten reibungsverstärkenden Endenausführung nicht möglich. Außerdem ist die
Höhe der zusätzlichen Reibung durch die Biegsamkeit der Federbockwangen begrenzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reibungsverstärkung
der eingangs genannten Art zu vereinfachen und wirkungsvoller zu gestalten.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die vertikalen Reibflächenpaare
durch die Seitenflächen von mindestens einem der Federblätter und den inneren Flächen
der Federbockwangen gebildet werden.
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Es ist vorteilhaft, daß das Ende eines der Federblätter als ovales
Auge ausgebildet ist, welches mit Hilfe einer durch die Federbockwangen und das
Auge hindurchgesteckten Spannschraube zwischen den Federbockwangen eingeklemmt ist.
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Das Auge kann vorteilhaft an dem untersten Federblatt angebracht sein.
Das Auge kann vorteilhaft mit der Unterseite des untersten Federblattes verschweißt
sein.
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Das Einklemmen des Auges mit Hilfe der Spannschraube wird vorteilhaft
durch Aufschrauben einer Mutter bewirkt. Dabei sind zwischen der Mutter und der
benachbarten Federbockwange vorteilhaft eine oder mehre Tellerfedern angeordnet,
die auf die Spannschraube aufgesetzt sind. An der dem Schraubenkopf benachbarten
Federbockwange ist vorteilhaft ein Nocken befestigt, der an dem Schraubenkopf anliegt,
so daß er dessen Verdrehung verhindert.
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Bevorzugt sind auch zwischen dem Schraubenkopf der Spannschraube und
der benachbarten Federbockwange eine oder mehrere Tellerfedern angeordnet, die auf
die Spannschraube aufgesetzt sind.
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Vorteilhaft sind an den inneren Oberflächen der Federbockwangen Reibplatten
für die Seitenflächen der Federblätter befestigt. Vorteilhaft sind die Reibplatten
prismatisch ausgebildet. Bevorzugt können die Reibplatten auch keilförmig ausgebildet
sein.
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Die Seitenflächen von mindestens einem der Federblätter liegen bevorzugt
in zwei parallelen, zu beiden Seiten der Blatt feder verlaufenden senkrechten Ebenen.
Bevorzugt können die Seitenflächen von mindestens einem der Federblätter auch in
zwei zu beiden Seiten der Blattfeder verlaufenden, in einem spitzen Winkel zueinander
angeordneten senkrechten Ebenen liegen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschreiben.
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Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Endenausführung in einem senkrechten
Schnitt; Fig. 2 einen waagerechten Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1;
Fig.
3 einen senkrechten Schnitt gemäß Linie III-III der Fig. 1; Fig. 4 eine weitere
erfindungsgemäße Endenausführung in einem senkrechten Schnitt; Fig. 5 einen waagerechten
Schnitt gemäß Linie V-V der Figur 4; Fig. 6 einen senkrechten Schnitt gemäß Linie
VI-VI der Figur 4.
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Am Fahrzeugrahmen ist ein Federbock 10 befestigt, der U-förmig ausgebildet
ist und dessen beide Schenkel als Federbockwangen 11 und 12 nach unten weisen. An
der Innenseite des Federbockes 10 ist an der Stegfläche ein Gleitstück oder Auflagekörper
13 befestigt. Dieser kann beispielsweise angeschweißt sein. An dem Auflagekörper
13 stützt sich das Blattfederende 14 mit seinem obersten Federblatt 15 ab, während
sich das darunterliegende Federblatt 16 an dem Federblatt 15 abstützt und das unter
dem Federblatt 16 befindliche Federblatt 17 an dem Federblatt 16 abstützt. Die Feder
ist als Parabelfeder ausgebildet, so daß sich die Federblätter 15 bis 17 in ihrem
Endbereich berühren, während sie auf dem größten Teil ihrer Länge in einem Abstand
zueinander angeordnet sind. Das unterste Federblatt 17 läuft in einem ovalen Auge
18 aus, mit welchem es sich zwischen den Federbockwangen 11 und 12 befindet. In
den Federbockwangen 11 und 12 sind im Bereich des Auges 18 fluchtende Bohrungen
angeordnet, durch die eine Spannschraube 19 hindurchgesteckt ist, so daß sich ihr
Schraubenkopf 20 an der Außenseite einer Federbock-Wange, beispielsweise der Federbockwange
11 befindet. An der Außenseite der anderen Federbockwange 12 befindet sich das mit
einem Gewinde versehene Ende der Spannschraube 19, auf welches eine Mutter 21 aufgeschraubt
ist.
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An den inneren Oberflächen der Federbockwangen 11 und 12 sind Reibplatten
22 und 23, 30 und 31 befestigt, beispielsweise angeschweißt. An diesen liegen die
Seitenflächen 24
bzw. 29 der Federblätter 15 bis 17, die auf ein
genaues Maß geschliffen sind, im Bereich des Federbockes 10 an.
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Die Seitenflächen 24 bzw. 29 des untersten Federblattes 17 sind dabei
wegen der Ausbildung des Endes des Federblattes 17 als Auge 18 besonders groß. Der
Auflagekörper 13 ist schmaler ausgebildet als die Breite der Enden der Federblätter
15 bis 17, so daß zwischen dem Auflagekörper 13 und der Reibplatte 22 bzw. 30 sowie
zwischen dem Auflagekörper 13 und der Reibplatte 23 bzw. 31 jeweils ein Spalt freibleibt.
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Zwischen dem Schraubenkopf 20 und der äußeren Oberfläche der Federbockwange
11 ist gemäß Figur 3 ein Paket mit Tellerfedern 25 und zwischen der äußeren Oberfläche
der Federbockwange 12 und der Mutter 21 ein Paket mit Tellerfedern 26 angeordnet.
Gemäß Figur 6 der Zeichnung ist ein Paket mit Tellerfedern 27 nur zwischen der Mutter
21 und der Federbockwange 12 angeordnet, während der Schraubenkopf 20 unmittelbar
an der Oberfläche der anderen Federbockwange 11 anliegt. An dieser Stelle ist ein
Nocken 28 im Bereich des Schraubenkopfes 20 an die Federbockwange 11 angeschweißt,
so daß eine Verdrehung der Spannschraube 19 um ihre Längsachse von dem Nocken 28
verhindert wird. Die Spar chraube ist daher drehfest gehalten. Die Mutter 21 kann
selbstsichernd ausgeführt sein.
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Mit Hilfe der Tellerfedern 25 bis 27 wird beim Anziehen der Mutter
21 eine Druckkraft auf die Federbockwangen 11 und 12 ausgeübt, so daß sich diese
aufeinander zu bewegen und gegen das Blattfederende legen. Uber die Federbockwangen
11 und 12 werden die Reibplatten 22 und 23 bzw. 30 und 31 an die Seitenflächen 24
bzw. 29 der Federblätter 15 bis 17 gedrückt, und je größer dieser Druck ist, desto
größer wird die Reibungskraft, die an den Seitenflächen 24 bzw. 29 des Blattfederendes
in dem Federbock angreift, wenn die
Feder in Aktion tritt, wenn
also das Fahrzeug belastet wird und über eine Straße mit den üblichen Unebenheiten
fährt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es also, die gewünschte
Reibungsarbeit und damit die Dämpfung der Feder mit Hilfe der Reibungskraft einzustellen,
indem die Mutter 21 mehr oder weniger auf die Spannschraube aufgeschraubt wird.
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Die Tellerfedern 25 bis 27 können entweder parallel oder in Reihe
geschaltet werden. Eine Parallelschaltung bewirkt eine größere Reibungskraft, während
eine Reihenschaltung mehrerer Tellerfedern einen größeren Feder- und damit auch
Einstellweg zur Folge hat.
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Gemäß Figur 2 der Zeichnung sind die Seitenflächen 24 parallel angeordnet.
Dadurch entsteht innerhalb der Federanordnung eine zusätzliche Reibung konstanter,
d. h. lastunabhängiger Größe. Die Seitenflächen 29 gemäß Figur 5 der Zeichnung sind
mit einer schwachen Neigung zueinander in dem Federbock angeordnet, so daß sie einen
spitzen Winkel miteinander einschließen. Dementsprechend sind auch die Reibplatten
30 und 31 an ihrer Innenseite mit geneigten Flächen ausgeführt, so daß die Seitenflächen
29 im Bereich des Federbockes 10 auf ganzer Länge an den Reibplatten 30 und 31 anliegen.
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Diese Anordnung ermöglicht es, eine zusätzliche Reibung veränderlicher,
d. h. lastabhängiger Größe zu erzeugen.
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Zu den Vorteilen der Erfindung gehört es, daß das Problem der ausreichenden
Unterstützung eines Federblattes durch das benachbarte Federblatt entfällt. Außerdem
kann auf eine aufwendige Klammer und eine anfällige Nietverbindung verzichtet werden.
Das Federn der elastischen Federbockwangen wirkt sich, sobald die Reibplatten an
den Seitenflächen des Blattfederendes anliegen, nicht mehr kraftvermindernd wie
bei der bekannten Ausführung aus. Es können also größere Normal- und damit auch
Reibungskräfte am Blattfederende erzeugt werden. Die Reibungskräfte lassen sich
durch die
Steifigkeit der Tellerfedern dosieren. Damit beim Auftreten
von Reibverschleiß nur eine geringfügige Abnahme der Reibungskraft entsteht, werden
die Tellerfedern so ausgewählt, daß sie einen ausreichenden Federweg haben. Die
Anordnung der Spannschraube in der Mitte des Federauges ermöglicht ein gleichmäßiges
Aufbringen der Druckkraft auf die Seitenflächen des Blattfederendes. Der Federbock
kann starr mit dem Fahrzeugrahmen verbunden sein, er kann sich aber auch an Ausgleichswippen
von Achsaggregaten befinden. In einem solchen Falle wird durch das reibungsverstärkende
Federauge gleichzeitig die Drehbewegung der Wippe und damit der Achsausgleich gedämpft.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht
darin, daß gleichzeitig das Abheben der Federenden von den Lagerböcken verhindert
wird. Ein Abheben würde insbesondere bei Leer fahr zu starken Geräuschbildungen
und Verschleißerscheinungen führen. Die Tellerfedern können so ausgewählt werden,
daß die optimale Vorspannkraft gerade dann auftritt, wenn die Tellerfedern eine
bestimmte Pakethöhe erreichen. Auf diese Weise läßt sich eine gleichmäßige Verspannung
und damit verbunden eine dosierte Reibung leicht einstellen. Die Reibplatten sollen
möglichst vergütet sein und etwa gleiche Festigkeitseigenschaften wie die Feder
selbst aufweisen. Dadurch entsteht in den Reibflächen ein minimaler Reibverschleiß.
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Zu den Vorteilen gemäß Figur 1 bis 3 der Zeichnung gehört es, daß
eine zusätzliche Reibung konstanter Größe durch das seitliche Anpressen der gehärteten
Reibplatten gegen das ovale offene Auge am 3. Federblatt mit Hilfe einer Schraube
und zwei Tellerfederpaketen sowie mit Hilfe einer selbstsichernden Mutter erzielbar
ist. Diese zusätzliche Reibung ist einstellbar und nachstellbar, dabei ist die Höhe
der Tellerfederpakete ein Maß für die Reibungsverstärkung. Die Tellerfedern sind
parallel und in Reihe geschaltet, um eine Vergrößerung von Anpreßkraft und Vorspannweg
zu erzielen.
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Die Konstruktion ist einfach und in Federwerken mit üblichen
Mitteln
auszuführen, da die meisten Federn ohnehin Augen besitzen. Eine exakte Reibungseinstellung
ist möglich, weil an die Stelle der undefinierten Elastizitäten in der Reibungsklammer
und in den Schenkeln des Federbockes einer bekannten Ausführung die eng tolerierten
Kennungen der Tellerfedern treten, die bei Bedarf auch erneuert werden können. Die
Reibungsverstärkung ist unter Berücksichtigung des Einsatzfalles am Fahrzeug individuell
dosierbar durch Variation der Tellerfederpakete und deren Vorspannung. Die Federbockwangen
mit den Reibplatten stützen sich nicht gegen die Seitenflächen des Auflagekörpers
ab, damit ihre Verspannung mit dem Blattfederende nicht behindert wird. Zwischen
den Reibpatten und dem Auflagekörper ist jeweils ein Spiel vorhanden. Durch die
Anordnung der Spannschraube im ovalen Auge kann die Umrollung des die Anlenkung
der Achse besorgenden Federauges durch das zweite Blatt, die sonst als Augenbruchsicherung
durchgeführt wird, entfallen.
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Die Ausführung gemäß Figur 4 bis 6 der Zeichnung zeichnet sich durch
folgende Besonderheiten und Vorteile aus. Durch die keilförmige Ausbildung des Federendes
und der gehärteten Reibplatten wird eine zusätzliche Reibung veränderlicher Größe
erzeugt, Diese steigt mit zunehmender Auslastung der Feder an, so daß eine lastabhängige
Dämpfung vorliegt, denn das Tellerfederpaket wird durch die Längung der Blatt feder
bei zunehmender Federkraft stärker vorgespannt. Wenn nur ein Tellerfederpaket vorgesehen
wird, das beispielsweise aus mehreren in Reihe geschalteten Einzelfedern zwischen
Federbockwange und Mutter besteht, so ist es möglich, am Schraubenkopf eine Verdrehsicherung
anzubringen. Das ovale Auge am Ende des untersten Federblattes kann durch Verschweißen
mit der Unterseite des untersten Federblattes gegen ein dauerndes Auf-und Zubiegen
und damit gegen Bruch gesichert werden.
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Patentansprüche:
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