DE3517239A1 - Blattfeder - Google Patents

Description

PATENTANWALT
Dipl.- Ing. Klaus Brake

480O Bielefeld 1, Kreuzstr.32

Firma Krupp Brüninghaus GmbH, Im OhI 3, 5980 Werdohl

Blattfeder

Die Erfindung betrifft eine Blattfeder mit mindestens einem Gleitende für die längsverschiebliche Abstützung in einem Federschuh o. dgl. und mit mindestens einer, die Feder umfassenden, eine gummielastische Druckfeder enthaltenden Klemmvorrichtung.

Eine solche Blattfeder ist aus der DE-AS 23 21 190 und aus der DE-AS 24 16 554 bekannt. In der Nähe ihrer beiden Enden, an denen sich die Feder gegen einen Federbock oder in einem Federschuh abstützt, befindet sich je eine Klemmvorrichtung, welche die Aufgabe hat, die innere Reibung der aus mehreren parallel geschalteten Parabelfederblättern bestehenden Blattfeder zu vergrößern, insbesondere zusätzlich zu den der veränderlichen Betriebsbelastung proportionalen Reibungskräften noch eine konstante, in ihrer Größe frei wählbare Eigenreibungskraft zu erzeugen, damit vor allem auch bei Leerfahrt von Fahrzeugen ohne hydraulische Schwingungsdämpfer eine ausreichende Dämpfung erreicht wird. Hierzu ist

die belastungsproportionale Eigenreibung von Parabelfedern erfahrungsgemäß allein nicht in der Lage, während die belastungsunabhängige, zusätzliche innere Reibungskraft gerade bei kleinen Federbelastungen gemessen an der Federkraft relativ groß und damit besonders wirksam ist. Innerhalb der Klemmvorrichtung befindet sich die gummielastische Druckfeder, die während des Zusammenbaus mit einer bestimmten Kraft beaufschlagt worden ist und daher unter Vorspannung steht. Sie drückt die einzelnen Federblätter in den Endbereichen aneinander, so daß dort in den Reibflächen zwischen den Federblättern während der Auslenkung der Blattfeder erhöhte Reibungskräfte wirken und die Verschiebung der Blattenden gegeneinander erschweren.

Die bekannte Feder hat nicht nur den Nachteil, daß pro Federarm außer dem Federbock bzw. dem Federschuh mindestens eine von diesem getrennte, unabhängige Klemmvorrichtung vorhanden sein muß, wodurch sich ein gewisser konstruktiver Aufwand ergibt, sondern sie ist auch nur bei Blattfedern mit mehreren Federblättern anwendbar, weil die Klemmvorrichtung mit der gummielastischen Druckfeder nur dadurch den gewünschten Effekt erzielt, daß sie auf die einander benachbarten und sich gegenseitig berührenden Federblätter der Blattfeder^einwirkt. Da diese nur verhältnismäßig kleine Relativbewegungen ausführen, werden große Klemmkräfte benötigt, um eine für die Dämpfung der Aufbauschwingungen ausreichende Reibungsarbeit zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einbaufertige Blattfederanordnung mit progressiver Kennlinie für Kraftfahrzeuge ohne besondere Schwingungsdämpfer anzugeben, die auch bei Verwendung von Einblattfedern eine zur Dämpfung der Aüfbauschwingungen geeignete, in allen Belastungszuständen ausreichend große Eigenreibung aufweist. Zu diesem Zweck soll die der äußeren Federbelastung proportionale Reibung um eine ganz oder teilweise lastunabhängige, in ihrer Größe einstellbare Reibungskraft vergrößert werden, die im gesamten Arbeitsbereich der Feder wirksam und von der Zeit unabhängig ist. Dabei soll die Blattfederanordnung möglichst einfach, wartungsfrei und universell, d. h. sowohl für Einzel- als auch für

Mehrachsanordnungen mit Ausgleichsvorrichtungen verwendbar sein, sowie verschleiß- und geräuscharm arbeiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Federschuh und die Klemmvorrichtung eine bauliche Einheit bilden, die aus einem pendelnd gelagerten U-förmigen Bügel, aus der in diesen eingelegten Druckfeder und aus einem mit den Bügelschenkeln in einem Abstand vom Bügelrücken verschweißten Gleitstück besteht, wobei das Gleitende der Blattfeder zwischen dem Gleitstück und der vorgespannten Druckfeder angeordnet ist.

Infolge der pendelnden Anordnung des Federschuhs wird die wirksame Federlänge verkürzt und dadurch die Federrate mit zunehmender Belastung erhöht, was zu einer leicht progressiven Kennlinie führt. Da sich die Neigung des Federschuhs stets der Neigung des Gleitendes der Blattfeder anpaßt, wird die Vorspannung der gummielastischen Druckfeder und damit auch die zusätzliche Reibungskraft nicht bzw. nur teilweise durch die keilförmige Gestaltung des Gleitendes von der veränderlichen Federbelastung beeinflußt. Die großflächige Abstützung des Gleitendes der Blattfeder gegen das Gleitstück bewirkt einen geringen Verschleiß. Die Verspannung im Federschuh verhindert das Abheben des Gleitendes vom Gleitstück, so daß Klappergeräusche vermieden werden.

Bevorzugt ist zwischen der Druckfeder und dem Gleitende eine Druckplatte angeordnet. Dadurch wird ein zusätzliches Reibflächenpaar geschaffen, so daß mit kleinerer Spannkraft der Druckfeder gefahren werden kann. Durch die gegenläufige Bewegung von Feder=Gleitende und Federschuh-Gleitstück in Federlängsrichtung wird darüber hinaus die Reibungsarbe it gegenüber starrer Federschuhanordnung weiter erhöht.

Die aus gummielastischem Werkstoff bestehende Druckfeder weist bevorzugt an ihrer Ober- und Unterseite je eine fest haftend mit ihr verbundene Blechplatte auf. Die beiden Blechplatten verhindern den allmählichen Kraftverlust der Druckfeder durch Herauskriechen des gummielastischen Werkstoffs.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen enthalten. Der Schutzumfang erstreckt sich nicht nur auf die beanspruchten Einzelmerkmale, sondern auch auf deren Kombination.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.1 eine Seitenansicht einer Einblattfeder, die zur

Befestigung an einem Ende ein Federauge und an dem anderen Ende einen erfindungsgemäßen, mit

einer Klemmvorrichtung vereinigten Federschuh aufweist;

Fig.2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II der Fig.1 durch den Fe-derschuh mit der Klemmvorrichtung;

Fi?.-3 einen Längsschnitt gemäß Linie III-III der

Fig.2 durch den Federschuh mit der Klemmvorrichtung;

Fig.4 einen waagerechten Schnitt gemäß Linie IV-IV der

Fig.3 durch den Federschuh mit der Klemmvorrichtung;

Fig.5 einen Querschnitt durch einen abgewandelten Feder-Schuh mit einer Klemmvorrichtung;

Fig.6 einen Längsschnitt gemäß Linie VI-VI der Fig.5

durch den abgewandelten Federschuh mit der Klemmvorrichtung;

Fig.7 einen waagerechten Schnitt gemäß Linie VII-VII

der Fig.6 durch den abgewandelten Federschuh mit der Klemmvorrichtung.

Eine Blattfeder 1 ist gem. Fig.1 der Zeichnung an ihren Enden über Lagerböcke 4 und 4a am Rahmen eines Fahrzeuges abgestützt. Das linke Ende der Blattfeder 1 ist als Federauge .2 ausgebildet und mit waagerechter Drehachse im Lagerbock 4a angelenkt. Am rechten Ende befindet sich der erfindungsgemäße Federschuh mit der Klemmvorrichtung. Dieser besteht gemäß Fig.2 und Fig.3 aus einem U-förmigen Bügel 5, einer in den Bügel 5 eingelegten Druckfeder 8, einer ebenfalls in den Bügel 5 eingelegten Druckplatte 7 und einem mit den Schenkeln des Bügels 5 in einem Abstand von dessen Rücken verschweißten Gleitstück 6. Das Gleitende der Blattfeder 1 liegt mit seiner von der Druckfeder 8 abgewandten Seite am Gleitstück 6 und mit seiner anderen Seite an der Druckplatte 7 an. Die beiden Schenkel des Bügels 5 sind an ihren von dem Bügelrücken abgewandten Enden mittels einer als Drehachse 19 wirkenden Schraube an dem Lagerbock 4 schwenkbar gelagert. Zwischen der Drehachse 19 und dem Lagerbock ist ein Stahlgummilager 20 angeordnet, welches eine die Drehachse 19 umgebende Distanzhülse 21 enthält.

Die Blattfeder 1 ist als Einblattfeder ausgebildet, die in ihrem mittleren Bereich auf der Fahrzeugachse über sogenannte Briden fest verspannt ist. Dieses einzige Federblatt weist eine von der Mitte zu den Enden hin abnehmende Dicke auf und kann beispielsweise aus Stahl oder aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen. Das zwischen der Druckplatte und dem Gleitstück 6 innerhalb des Bügels 5 befindliche Gleitende 3 der Feder T wird von der Druckfeder 8 mit seiner Unterseite gegen die Oberseite der Druckplatte 7 und mit seiner Oberseite gegen die Unterseite des Gleitstückes 6 gedrückt.

Bei Längsverschiebung des Gleitendes 3 der Blattfeder 1 im Bügel 5 ergeben sich hier also insgesamt zwei Reibflächenpaare. Die zur Erzielung ausreichender Reibung erforderliche Andrückkraft wird dadurch erzeugt, daß das Gleitstück 6 vor seiner Befestigung im Bügel 5 mit der gewünschten Spannkraft in Richtung Bügelrücken gedrückt und dabei die Druckfeder 8 entsprechend zusammengepreßt wird. In diesem Zustand wird das Gleitstück 6 mit den beiden Schenkeln des Bügels 5 verschweißt.

BAD ORfGlNAL

Sowohl an der Unterseite, als auch an der Oberseite der Druckfeder 8 ist jeweils eine mit dem gummielastischen Werkstoff fest haftend verbundene Blechplatte 9 angeordnet, die in der Mitte mit einer Ausdrückung 10 versehen ist. Die untere Blechplatte 9 greift mit ihrer Ausdrückung 10 in eine entsprechend geformte Eindrückung 11 des'Bügelrückens ein, während für die Ausdrückung 10 der oberen Blechplatte 9 eine entsprechende Eindrückung 12 in der Druckplatte 7 vorgesehen ist. Die beiden Blechplatten 9 verhindern das Herauskriechen des gummielastischen Werkstoffs der Druckfeder 8, so daß auch im Laufe der Zeit kein allmählicher Kraftverlust der Druckfeder 8 eintritt. Die Ausdrückungen 10 der Blechplatten 9 erleichtern die lagerichtige Montage der Druckfeder und der Druckplatte 7 im Bügel S.

Das Gleitstück 6 hat in Federlängsrichtung eine größere Länge als der Bügel 5.Gemäß Fig.4 sind an seinen vier Ecken seitlich überstehende Nocken 18 ausgebildet, die den Bügel S gabelförmig umfassen. Dadurch wird das Gleitstück 6 bei der Montage des Federschuhs zentriert. Die Schweißnaht kann zur Erhöhung der Stabilität auf die Schmalseiten der Schenkel des Bügels 5 ausgedehnt werden. In entsprechender Weise sind auch an den Ecken der Druckplatte 7 seitlich überstehende, die Schenkel des Bügels 5 gabelförmig umfassende Nocken 13 angebracht. Der lichte Abstand der beiden Nocken 13 an jeweils einer Federseite ist größer als die Länge des Bügels 5 in Federlängsrichtung ausgeführt, so daß sich eine geringe Längsbeweglichkeit der Druckplatte 7 relativ zum Bügel 5 ergibt. Durch diese Längsbeweglichkeit soll das Ansprechverhalten der Blattfeder 1 verbessert werden, weil beim Losbrechen des Gleitendes 3 in seiner Berühr-PJlicht¹ mil dem Gleitstück (> zunächst nur die halbe zusätzliche Reibungskraft zu überwinden ist. Andererseits begrenzen die Nocken 13 auch die Schubbelastung der Druckfeder 8.

Bei der Ausführung der Blattfeder 1 gemäß Fig.1 besitzt das Gleitende 3 im Bereich des Federschuhs keine konstante Dicke sondern ist gemäß Fig.3. keilförmig gestaltet und weist eine vom Blattende zur Federmitte hin zunehmende Dicke auf.

BAD

Dadurch resultiert zusätzlich zu der lastunabhängigen, in ihrer Größe einstellbaren Reibungskraft noch eine lastabhängige Reibkräft;.komponente infolge der mit zunehmender Einfederung und damit auch zunehmendem Einschieben des Gleitendes 3 in den Bügel S, größer werdenden Vorspannung der Druckfeder 8. Die Folge ist ein stärkerer Anstieg der gesamten Reibungskraft mit zunehmender Federbelastung und damit eine in höherem Maße lastabhängige Dämpfung der Fahrzeugschwingungen.

Der Federschuh mit der Klemmvorrichtung gemäß Fig.5 bis 7 der Zeichnung ist grundsätzlich ebenso aufgebaut wie der Federschuh mit der Klemmvorrichtung gemäß Fig.1 bis 4 der Zeichnung. Er ist jedoch nicht über einen Lagerbock 4, sondern eine Ausgleichswippe 14 am Rahmen des Fahrzeuges angelenkt. Eine solche Ausgleichswippe 14 befindet sich beispielsweise zwischen zwei hintereinander angeordneten Achsen eines Mehrachsaggregates für Sattelanhänger. Die Achsen derartiger Aggregate weisen separate Achsführungslenker auf, so daß die hierfür verwendeten Blattfedern mit zwei Gleitenden ausgebildet sind und dementsprechend auch zwei erfindungsgemäße Federschuhe mit Klemmvorrichtung besitzen.

Der Bügel 5 des Federschuhs ist mit einer die Drehachse 19 bildenden Schraube über die Distanzhülse 21 des Stahlgummilagers 20 an der Ausgleichswippe 14 gelenkig gelagert. Das Gleitende 3 der Blattfeder 1 weist eine konstante Dicke auf und ist mit einer oberen Klemmplatte 15 und einer unteren Klemmplatte 16, die mit Hilfe von Schrauben 22 befestigt sind, armiert. Diese Ausführung bietet sich beispielsweise für Federn aus faserverstärktem Kunststoff zur Vermeidung von übermäßigem Reibverschleiß am Gleitende 3 innerhalb des Bügels 5 an. Unterhalb der unteren Klemmplatte 16 befindet sich die von der Druckfeder 8 beaufschlagte Druckplatte 7. Das Gleitstück 6a, an dem die Blattfeder 1 im Federschuh gegen die Ausgleichswippe 14 längsverschieblich abgestützt ist, befindet sich oberhalb der oberen Klemmplatte 15 und hat eine mittlere, quer zur Federrichtung verlaufende Ausnehmung 23, in die das das Stahlgummilager 20 enthaltende Auge der Ausgleichswippe 14 teilweise hineinragt. BADOWQWAL

Die Schweißnähte zwischen den Schenkeln des Bügels 5 und der Oberseite des Gleitstücks 6a enden jeweils vor der Ausnehmung 23, so daß sich bei Verschleiß des Stahlgummilagers 20 besonders gute Notlaufeigenschaften ergeben.

Der Abstand h der Federschuhdrehachse 19 von der Berührungsfläche zwischen dem Gleitstück 6a und der oberen Klemmplatte des Gleitendes 3 beträgt bei dieser Ausführung des Federschuhs höchstens 701 der halben Länge der Anlage des Gleitendes 3 gegen das Gleitstück 6a. Diese halbe Länge ist in Fig.6 der Zeichnung mit 1 bezeichnet. Durch den so klein wie möglich gehaltenen Abstand h der Federschuhdrehachse 19 von der Unterseite des Gleitstückes 6a bei gleichzeitig so groß wie möglich ausgeführter halber Länge 1 des Gleitstückes 6a soll die Selbsthemmung des Gleitendes 3 im Federschuh beim Ein- und Ausfedern vermieden werden, was bei einem Verhältnis von h/l = 0,7 bereits in allen Belastungszuständen der Blattfeder 1 gewährleistet ist.

Zwischen den Seitenflächen des Gleitendes 3 und den Schenkeln des Bügels 5 sind zu beiden Seiten des Federblattes U-förmige Verschleißstücke 17 angeordnet, welche die Schenkel des Bügels gabelförmig umfassen und auf diese Weise im Bügel 5 festgelegt sind. Durch diese seitlichen Verschleißstücke 17, die bei Bedarf auch gehärtet sein können, sollen die Bügelschenkel vor Verschleiß geschützt werden. Mit einer geeigneten Biegevorrichtung lassen sich die Verschleißstücke 17 beim Auftreten von Abrieb an den Seitenflächen des Gleitendes 3 auch durch entsprechend dickere ersetzen, ohne daß der Federschuh dabei vom Gleitende der Blattfeder 1 abgezogen werden muß. Es brauchen nur die alten Verschleißstücke 17 aufgebogen und herausgenommen zu werden, wonach neue, in ihrer Dicke angepaßte Verschleißstücke 17 in entsprechender Weise eingesetzt werden.

Claims (16)

PATENTANWALT Dipl.- Ing. Klaus Brake 4800 Bielefeld I1 Kreuzstr.32 Firma Krupp Brüninghaus GmbH, Im OhI 3, 5980 Werdohl Blattfeder Patentansprüche

1. Blattfeder mit mindestens einem Gleitende für die längsverschiebliche Abstützung in einem Federschuh o. dgl. und mit mindestens einer, die Feder umfassenden, eine gummielastische Druckfeder enthaltenden Klemmvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Federschuh und die Klemmvorrichtung eine bauliche Einheit bilden, die aus einem pendelnd gelagerten U-förmigen Bügel (5), aus der in diesen eingelegten Druckfeder (8) und aus einem mit den Bügelschenkein in einem Abstand vom Bügelrücken ver

schweißten Gleitstück (6, 6a) besteht, wobei das Gleitende (3) der Blattfeder (1) zwischen dem Gleitstück >(6, 6a) und der vorgespannten Druckfeder (8) angeordnet ist.

2. Blattfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Stahl besteht.

3. Blattfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus faserverstärktem Kunststoff besteht.

4. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Einblattfeder ausgebildet ist.

5. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckfeder (8) und dem Gleitende (3) eine Druckplatte (7) angeordnet ist.

6. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus gummielastischem Werkstoff bestehende Druckfeder (8) an ihrer Ober- und Unterseite je eine fest haftend mit ihr verbundene dünne Blechplatte (9) aufweist.

7. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (8) durch eine Eindrückung

(11) im Rücken des Bügels (S) und eine in diese eingreifende Ausdrückung (10) der unteren Blechplatte (9) relativ zum Federschuh festgelegt ist.

8. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (7) durch eine Eindrückung

(12) an ihrer Unterseite und eine in diese eingreifende Ausdrückung (10) der oberen Blechplatte (9) relativ zur Druckfeder (8) festgelegt ist.

9. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück (6, 6a) in Federlängsrichtung eine größere Länge als der Bügel (5) des Federschuhs aufweist und durch seitlich überstehende, die Schenkel des Bügels (5) gabelförmig umfassende Nocken (18) relativ zum Federschuh in Federlängsrichtung zentriert ist.

BAD ORIGINAL

10. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand h der Federschuhdrehachse (19) von der Berührungsfläche zwischen dem Gleitstück (6a) und dem Gleitende (3) höchstens 70% der halben Länge 1 der Anlage des Gleitendes (3)

gegen das Gleitstück (6a) beträgt.

11. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (7) in Federlängsrichtung eine größere Länge als der Bügel (5) des Federschuhs aufweist und durch seitlich überstehende,

die Schenkel des Bügels (5) gabelförmig umfassende Nocken (13) in ihrer Bewegungsfreiheit relativ zum Federschuh in Federlängsrücktung begrenzt ist.

12. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Abstand der beiden

Nocken (13) an jeweils einer Federseite größer als die Länge des Bügels (5) in Federlängsrichtung ist.

13. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitende (3) im Bereich des Federschuhs eine konstante Dicke aufweist.

14. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitende (3) im Bereich des Federschuhs keilförmig gestaltet ist und eine vom Blattende zur Federmitte hin zunehmende Dicke · aufweist.

15. Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Seitenflächen

des Gleitendes (3) und den Schenkeln des Bügels (5) U-förmige "Verschleißstücke (17) angeordnet sind, welche die Schenkel des Bügels (5) gabelförmig umfassend

im Federschuh festgelegt sind.

16. Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (8), die Druckplatte C7) und ggf. die U förmigen Verschleißstücke (17) in den Bügel (5) eingelegt werden, sodann das Gleitende

(3) in die für die unbelastete Blattfeder (1) erforderliche Lage innerhalb des Bügels (5) gebracht und mit dem Gleitstück (6, 6a) abgedeckt wird, und daß anschließend das Gleitstück (6, 6a) mit der für die Druckfeder (8) gewünschten Spannkraft

in den Bügel (5) hineingedrückt und in dieser Lage mit den Bügelschenkeln verschweißt wird.