DE3643686A1 - Spitz zulaufende blattfeder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Aufhängungssysteme für Fahrwerke von Motorfahrzeugen und im besonderen auf eine Blattfederkonstruktion für die Verwendung bei Motorfahrzeugen.

Viele der zuvor bekannten Aufhängungssysteme für Fahrwerke von Motorfahrzeugen umfassen Blattfedern für die elastische Aufhängung eines Achsengehäuses oder anderer Mittel zur drehbaren Lagerung eines Fahrzeug­ rades hinsichtlich des Fahrzeugrahmens. Die Federung enthält oftmals eine Vielzahl von Blattfedern mit einer rechteckigen bandartigen Gestalt. Die Feder ist elastisch zu einer halb-elliptischen Form gebogen, wobei der mittlere Federbereich von den Enden der Feder her elastisch nach außen gespannt ist und wobei die Spannkraft der Feder dadurch erzielt wird, daß im mittleren Federbereich eine größere Anzahl von Feder­ blättern übereinandergelegt wird als an den Federen­ den. Weil eine derartige Feder gut für eine elastische Durchbiegung senkrecht zu der Ebene der Blattfedern angepaßt ist, ist die Länge der Feder typischerweise wesentlich größer als die Breite der Blattfedern. Als Ergebnis davon können seitliche Kräfte, die hinsicht­ lich des Rahmens auf die Räder ausgeübt werden können, wie etwa während des Kurvenfahrens auftretende Zentri­ fugalkräfte, eine seitliche Auslenkung der Feder bedingen und dadurch die Räder aus der gewünschten stabilen Stellung in Hinsicht auf den Rahmen ablenken.

Eine zuvor bekannte Vorrichtung zur Unterbindung von seitlicher Auslenkung der Räder durch seitliches Durchbiegen der Feder umfaßt die Anordnung von Haltern, die eine solche Ausweichbewegung verhindern. Beispielsweise sind Hinterachsen-Schubstangen, Aufla­ gerspangen und ähnliches an und zwischen einer aufgehängten Komponente und einer festen Rahmenstruk­ tur, wie etwa einem Rahmenteil, befestigt. Wie auch immer, können solche Teile die Bodenfreiheit des Fahrzeugs vermindern, da sie die sich unterhalb des Fahrzeugs erstreckende Antriebslinie freilassen müs­ sen. Alternativ dazu können die Halterungen sich um hervorstehende Bauteile herum erstreckend speziell geformt sein, wobei die Halterung für die Verwendung bei nur einem besonderen Automobiltyp besonders ausgebildet ist. Dadurch unterliegt die Herstellung solcher Halterungen wesentlichen Kostenaufwendungen für einen weiten Bereich von Fahrzeugtypen. Darüber hinaus, sogar wenn eine besondere Halterung für eine weite Verschiedenheit von Fahrzeugen verwendet werden kann, sind derartige Halterungen oft aus Stahl oder anderem schwerem Metall hergestellt, wodurch das Gewicht des Fahrzeuges erhöht wird. Weiterhin sind derartige Teile und ihre Verbindungselemente mit dem Fahrzeug Verschleiß und Korrosion unterworfen, so daß sie funktionsunfähig werden können und zusätzlich zu dem normalen Ersatz der anderen Aufhängungsbestandtei­ le ausgetauscht werden müssen.

Eine zuvor bekannte Lösung zur Verstärkung der Feder selbst ist in dem U.S.-Patent No. 39 75 005 von Duchemin gezeigt. Dieses Patent offenbart eine Blatt­ federkonstruktion, bei welcher das Federblatt aus einer Stange gebildet wird, die in ihrem mittleren Bereich einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und zu jedem Ende hin zunehmend abgeflacht ist. Weil eine derartige Blattfederkonstruktion dem mittleren Feder­ bereich einen wesentlichen Betrag von Steifigkeit verleiht und dadurch die Notwendigkeit des Aufeinan­ derstapelns einer Vielzahl von flachen Federblättern vermeidet, ist der zylindrische mittlere Federbereich schmaler als die langgestreckten Enden der Feder und ebenfalls bei Einwirken von seitlichen Kräften einer seitlichen Durchbiegung unterworfen.

Das U.S.-Patent No. 26 54 597 von Barenyi offenbart eine Blattfeder mit rhombusförmiger Gestalt. Eine derartige Blattfeder hat eine verbreiterte Mittelzone, die in einer entsprechend geformten Ausnehmung von einem Halterungsteil aufgenommen wird, welches dann an einem Rahmenteil des Fahrzeugs befestigt ist, um die Feder fest gegen seitliche Ablenkung einzugliedern. Wie auch immer, lehrt das Patent, daß es diese Aufhängungskonstruktion dem Rahmen ermöglicht, einer seitlichen Ausweichbewegung der Blattfeder zu wider­ stehen, wobei das mit einer entsprechenden Ausnehmung versehene Halterungsteil ein wichtiges Merkmal der Erfindung von Barenyi darstellt. Demzufolge lehrt oder regt das Patent die Ausbildung einer Blattfeder, deren eigene Form einer seitlichen Auslenkung zwischen den Blattfederenden widersteht, nicht an.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Blattfederkonstruktion anzugeben, die unter Vermeidung der zuvor genannten Nachteile der bekannten Federaus­ gestaltungen preiswert in der Herstellung ist und eine Auslenkung zwischen den Aufhängungspunkten an den Federenden nicht zuläßt.

Die vorliegende Erfindung überwindet die zuvor be­ schriebenen Nachteile durch Bereitstellung einer Fahrzeug-Blattfeder, die aus wenigstens einem Feder­ blatt besteht, dessen längs verlaufende Kanten außen von einem Ende zum anderen Ende spitz zulaufend ausgebildet sind und dadurch ein schmales Ende und ein breites Ende des langgestreckten Federblattes bilden. Vorzugsweise ist der Schrägverlauf an jeder Kante der gleiche, so daß eine Feder ausgebildet wird, die eine langgestreckte trapezförmige Gestalt aufweist. Die breiten und die schmalen langgestreckten Enden sind über geeignete Mittel an einzelnen ausgesparten Stellen mit dem Fahrzeugrahmen verbunden, und der mittlere Bereich des Federblattes ist über geeignete Mittel an seinem Achsengehäuse oder entsprechender Vorrichtung befestigt. Dadurch widerstehen die unter einem Winkel verlaufenden Kanten über die gesamte Länge des Federblattes einer Ablenkung in seitlicher Richtung. Weiterhin ist die Form der Feder sehr gut für die Anwendung bei anderen Federn geeignet, die nicht aus Metall, sondern beispielsweise aus syntheti­ schem Material auf Kohlenstoffbasis hergestellt sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Fahrzeug-Blattfeder ein einziges im wesentlichen flaches Federblatt, das in jedem der langgestreckten Blattenden Mittel zur Zapfenhalterung für die Aufnahme eines Befestigungsbolzens aufweist. Beispielsweise können die Blattenden aufgerollt oder so geformt sein, daß sie an jedem Federende ein Auge mit einer Bolzendurchgangsöffnung ausbilden. Weiterhin ist das Federblatt aus einem spannkräftigen Material herge­ stellt, dessen Federkonstante den Federkörper in Richtung einer elliptischen Form vortreibt, wenn die Feder unbelastet ist, aber die die Feder in eine im wesentlichen lineare Ausrichtung orientiert, wenn das Fahrzeug mittels der daran aufgehängten Räder von der Bodenoberfläche getragen wird. Daraus folgt, daß der Widerstand gegen seitliche Auslenkung durch die lineare Ausrichtung der schräg bzw. spitz zulaufenden längsverlaufenden Kanten der Blattfeder maximiert wird. Natürlich können die Mittel zur Befestigung der Feder an der Fahrzeugaufhängung in einem weiten Bereich variiert werden, ohne den Zweckbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie im nachfol­ genden ausführlicher beschrieben wird.

Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich unter Bezugnahme auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung gelesen mit den dazugehörigen Zeichnungen, in welchen sich gleiche Bezugsziffern in allen Darstellungen auf gleiche Bauteile beziehen und worin:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Automo­ bil-Fahrgestellbereiches ist, bei dem eine spitz zulaufende Blattfeder gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 darge­ stellten Aufhängung ist;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 und 2 dargestellten spitz zulaufenden Blattfe­ dern ist.

In Fig. 1 ist eine Motorfahrzeug-Aufhängung 10 mit einer Feder 12 dargestellt, die an ihren längsseitigen Enden an einem Fahrzeug-Rahmenteil 14 befestigt ist. Das Rahmenteil 14 enthält einen gebogenen Bereich 16 und Federbefestigungsmittel an jedem Ende des geboge­ nen Bereiches 16. In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Feder 12 aus einem einzigen im wesentli­ chen flachen Federblatt 18 von durchweg gleichbleiben­ der Dicke und Querschnittsform, das so angepaßt ist, daß es mittels Befestigungsmittel mit dem Rahmenteil 14 verbunden werden kann.

Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, umfaßt jedes Ende des Federblattes 18 eine Zapfenaufnahmeeinrich­ tung 20 zur Befestigung der Feder in den Befestigungs­ organen des Rahmens 14. In der bevorzugten Ausfüh­ rungsform weist die Zapfenaufnahmeeinrichtung 20 die Form eines Auges auf, das durch eine gewalzte Öse mit einer genau bestimmten Bolzendurchgangsöffnung 22 hergestellt ist. Ebenso weist das andere Ende des Federblattes 18 eine gewalzte Öse 24 mit einer Bolzendurchgangsöffnung 26 auf. Die Durchgangsöffnung 22 fluchtet mit Bolzenaufnahmebohrungen in einer Federlasche 28, während das Ende der Lasche 28 mittels eines Bolzens 30 drehbar an dem Rahmenteil 14 befestigt ist. Die Durchgangsöffnung 26 fluchtet mit Bolzenaufnahmebohrungen in einem Federbefestigungsbü­ gel 32, der durch Schweißen oder ähnliches an dem Rahmenteil 14 fest angebracht ist. Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, umfaßt das Federblatt 18 sich längserstreckende Kanten 34 und 36, die bei ihrer Ausdehnung von einem Ende 17 bis zu dem anderen Ende 19 des flachen Blattes 18 schräg nach außen verlaufen. Vorzugsweise sind die der Länge nach verlaufenden Kanten 34 und 36 geradlinig ausgebildet. Demzufolge sind die Längskanten 34 und 36 bezüglich der Längsach­ se der Feder geneigt ausgebildet, um einer seitlichen Durchbiegung der Feder 12 in der senkrecht zur Längsachse der Feder in Blattebene stehenden Richtung zu widerstehen.

Mit Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 kann der mittlere Bereich der Feder mit einem Befestigungs­ flansch zur Anbringung der Räderhalterungseinrichtung daran versehen sein. In der bevorzugten Ausführungs­ form ist ein Befestigungsflansch 40 so angepaßt, daß er mittels Bolzen an dem mittleren Bereich der Blattfeder 18 befestigt ist, und so angepaßt, um das Achsengehäuse aufzunehmen, das in sich die drehbare Achse trägt. Die Blattfeder 18 ist normalerweise spannkräftig in eine halbelliptische Form vorgerich­ tet, wie es mit gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellt ist. Wie auch immer, ist die Federkonstan­ te des Federblattes durch geeigneten Härtegrad oder Größe des Federblattes besonders ausgewählt, um eine Ausrichtung der Feder selbst in eine im wesentlichen geradlinige Stellung zu ermöglichen, wie in Fig. 2 mit durchgezogenen Linien gezeigt ist, wenn das Fahrzeug von den Rädern auf der Bodenoberfläche getragen ist. Natürlich kann die Federkonstante auch durch Hinzufügen von zusätzlichen Federblättern zu der Blattfeder 18 oder sogar durch Verändern der Dicke der Feder entlang ihrer Länge wie gewünscht eingestellt werden. In jedem Falle ist verständlicherweise die Federkonstante bzw. die Durchbiegung abhängig vom Fahrzeuggewicht, dem die Feder ausgesetzt ist.

In jedem Falle stellt die spitz zulaufende Blattfeder gemäß der vorliegenden Erfindung verständlicherweise eine Blattfeder bereit, die seitlichen Federablenkun­ gen zwischen ihren Enden durch Mittel, die völlig als ein Teil des Federkörpers ausgebildet sind, wider­ steht. Weil die Längskanten des Federkörpers durch homogene Bereiche des Federkörpers gebildet werden, widerstehen die langgestreckten Kanten und die benach­ barten erweiterten Bereiche des Federkörpers einer seitlichen Durchbiegung ohne eine wesentliche Breiten­ zunahme der Feder an dem Punkt, an dem die Radachse an der Feder befestigt ist. Weiterhin wird der Widerstand gegen seitliche Ablenkung maximiert, wenn die Feder vom Normalzustand in eine geradlinige, abgelenkte Position ausgerichtet ist, und es ist nicht erforder­ lich, daß der mittige Bereich der Feder fest an einem steifen Fahrzeug-Rahmenteil gesichert ist, um einer seitlichen Durchbiegung zu widerstehen. Darüber hinaus wird der breiteste Bereich der Feder fest vom Rahmen gehalten und strebt ebenso, einer verdrehenden Ablen­ kung der Feder zu widerstehen.

Nach dieser Beschreibung der Erfindung werden viele Abwandlungen derselben für den zuständigen Fachmann augenscheinlich, ohne den Bereich und das Wesen der vorliegenden in den beigefügten Ansprüchen genau definierten Erfindung zu verlassen.

Claims (13)

1. Fahrzeugtrage- und Aufhängungsvorrichtung mit Mitteln zur Befestigung wenigstens einer verlän­ gerten Blattfeder an ihren langgestreckten Enden an einem Fahrzeugrahmen, so daß der mittige Bereich dieser einen Blattfeder elastisch in dem Rahmen aufgehängt ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Mittel zur Unterbin­ dung einer seitlichen Durchbiegung des mittigen Bereiches des Federblattes (18) vorgesehen sind, die vollständig in die Blattfeder (12) eingeformt sind.

2. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittel das wenigstens eine Federblatt (18) umfas­ sen, das langgestreckte Außenkanten (34, 36) aufweist, die außen von einem langgestreckten Ende spitz auf das gegenüberliegende langgestreckte Ende zulaufen, und dadurch ein erstes schmales Ende (17) und ein zweites breites Ende (19) ausbilden.

3. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel weiterhin die Feder (12) umfassen, die elastische Vorspanneinrichtung zur Aufrechterhal­ tung einer im wesentlichen linearen Ausrichtung des wenigstens einen Federblattes (18) aufweist, wenn das Gewicht des Fahrzeugs die Aufhängungsvor­ richtung belastet.

4. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur drehbaren Befestigung des breiten Endes (19) des wenigstens einen Federblattes (18) an dem Rahmen (14) und Verbindungselemente-Mittel (28) zur Befestigung des schmalen Endes (17) der Feder (12) an dem Rahmen (14) vorgesehen sind.

5. Aufhängungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Federblatt (18) in verlängerter Trapezform ausgebildet ist.

6. Aufhängungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fahrzeugaufhän­ gung (10) ein Achsengehäuse (39) und weitere Mittel zur Befestigung des mittigen Bereiches der Blattfeder (18) an dem Achsengehäuse (39) auf­ weist.

7. Aufhängungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens das zweite Ende (19) Zapfenaufnahme-Mittel (20) zur genauen Bestimmung einer Bolzenaufnahme-Bohrung (26) auf­ weist.

8. Aufhängungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedes der langge­ streckten Enden (17, 19) der Feder (12) Zapfenauf­ nahme-Mittel (20) zur genauen Bestimmung von Bolzenaufnahme-Bohrungen (22, 26) aufweist.

9. Aufhängungsvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedes der Zapfenauf­ nahme-Mittel (20) in die wenigstens eine Blattfe­ der (12) integriert eingeformt ist.

10. Verlängerte Blattfeder mit gleichbleibender Quer­ schnittsform gekennzeichnet durch gänzlich in die Blattfeder (12) einge­ formte Mittel zur Verhinderung einer seitlichen Verdrehung der Feder (12) zwischen ihren Enden (17, 19).

11. Verlängerte Blattfeder nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittel wenigstens ein langgestrecktes Federblatt (18) aufweisen, dessen Längskanten (34, 36) außen spitz von einem langgestreckten Ende (19) auf das gegenüberliegende langgestreckte Ende (17) zulau­ fen.

12. Verlängerte Blattfeder nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Federblatt (18) in einer langgestreckten Trapezform ausgebildet ist.

13. Verlängerte Blattfeder nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede der langgestreckten Außenkanten (34, 36) linear verlaufend ausgebildet ist.