DE4010164A1 - Blattfeder mit s-schlagstuetze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Blattfeder mit S-Schlagstütze gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.

Zwischen der Fahrzeugachse und dem Aufbau dient in der Regel eine Blattfeder als Tragelement. Sie hält die von den Fahrbahnuneben­ heiten hervorgerufenen Stöße vom Aufbau fern und übernimmt gleich­ zeitig die Aufgabe der Achsenführung. Die Forderung nach optimalem Federungskomfort zur Schonung von Fahrzeug, Fahrer, Ladung und Straße, nach größtmöglicher Wartungsfreiheit und geringstmöglichem Gewicht stellen an die Konstruktion der Blattfedern nicht ohne weiteres zu verwirklichende Anforderungen, wenn gleichzeitig eine hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer erreicht werden sollen.

Blattfedern sind spezielle Ausführungsformen von Biegefedern, de­ ren meist rechteckiger Querschnitt durch Einleitung äußerer Kräfte und Momente auf Biegung beansprucht wird.

Sie bestehen aus einem Einzelblatt oder mehreren in der Regel gleich breiten Federblättern, die direkt oder über Zwischenstücke indirekt aufeinanderliegen.

Geschichtete Blattfedern nehmen bei Belastung durch elastische Biegung der Federblätter Arbeit auf, bzw. geben die gespeicherte Energie bei Umkehrung des Vorgangs ab. Dieser Vorgang wird mit dem Begriff Federung bezeichnet.

Bei Beschleunigungs- oder Bremsvorgängen wird die Achse relativ zum Aufbau in Fahrtrichtung beschleunigt bzw. verzögert. Die dabei der Blattfeder aufgezwungene Form wird als S-Schlag bezeichnet.

Um eine Mißlenkung der Räder zu vermeiden, sollte die Lage des Drehpunktes der Achsverdrehung bei gelenkten Achsen auch gleich­ zeitig der Anlenkpunkt der Lenkschubstange am Lenkhebel sein.

Es treten deshalb verschiedene Beanspruchsfälle ein. Zu überprüfen sind dabei die Vorderfedern beim Bremsen und die Hinterfedern beim Anfahren.

Wird ein Fahrzeug abgebremst, so ist an der Vorderfeder der hinte­ re Federarm gefährdet, da sich hier die Beanspruchungen addieren. Diese Beanspruchungen resultieren aus der statistischen und dyna­ mischen Vertikallast sowie dem Bremsmoment. Die horizontal wirken­ de Bremskraft wird gegenüber dem vorderen Federarm an den Aufbau übertragen und ist als Zugkraft unkritisch.

Wird dagegen das Fahrzeug beschleunigt, so ist an der Hinterfeder der vordere Federarm gefährdet. Hier addieren sich die Beanspru­ chungen aus der statischen und dynamischen Vertikallast sowie dem Anfahrmoment. Außerdem muß die Antriebskraft über den vorderen Federarm übertragen werden.

Der auftretende S-Schlag stellt einen Fehler dar, der die Fahr­ sicherheit und den Fahrkomfort eines Fahrzeuges beträchtlich be­ einflußt, insbesondere bei Nutzfahrzeugen, die aus Kostengründen nicht durch besondere Lenker zwangsgeführt werden, um das Eigen­ lenkverhalten der Achsen zu unterbinden.

Um das S-Schlagverhalten der Blattfedern zu unterdrücken, sind verschiedene Konstruktionsmöglichkeiten bekannt geworden, wie z. B. elastische Anschläge, Doppelfedern, Hilfsfedern, Fangbänder, Lenker oder Stabilisatoren.

Darüber hinaus ist mit der DE OS 31 46 605 eine Konstruktion mit zwei zusätzlichen Stützstäben bekanntgeworden. Es werden hierbei zwei im gegenläufigen Abstand am Achsrohr gelenkig angreifende zusätzliche Stützstäbe verwendet, von denen der obere mit seinem freien Ende direkt schwenkbar am Fahrzeugaufbau angreift, und der untere an einem kurzen Umlenkhebel angelenkt wird.

Mit dieser Konstruktion werden die Anfahr- und Bremsmomente abge­ stützt und dadurch das Auftreten von S-Schlägen unterdrückt.

Das Gebrauchsmuster DE G 69 07 601 beschreibt einen Stützarm, dessen Steifigkeit bedeutend höher ist als die der Federblätter. Die Befestigung des Stützarmes geschieht durch Einsparung an der Achse.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Verlagerung und Ver­ drehung der Achse so gering wie möglich zu halten, wobei keine zu­ sätzlichen konstruktiven Maßnahmen erforderlich sein sollten, um den auftretenden S-Schlag zu unterdrücken, damit die Fahrsicher­ heit und der Fahrkomfort gesteigert werden und die Kardanwelle entlastet wird.

Die Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Die Radaufstandspunkte sollen beim Anfahren und Bremsen, insbeson­ dere bei eingeschlagener Lenkung, zur Fahrzeugachse nicht verän­ dert werden. Es werden also die an der Achse auftretenden Momente in der Art beeinflußt, daß die Winkelbewegungen der Achse auf ein Minimum herabgesetzt werden, denn die Winkelbewegungen der Achse bewirken eine Änderung der Radaufstandspunkte.

Die Erfindung soll anhand der schematischen Zeichnungen, die eini­ ge Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert werden.

Es zeigen

Fig. 1 Blattfeder im belasteten Zustand mit außenliegender Stütz­ lage

Fig. 2 Stützlage im Eingriff

Fig. 3 Blattfeder mit innenliegender Stützlage

Die Stützlage (1) soll frei mitfedern und erst dann, wenn beim Bremsen oder Anfahren die Achse beschleunigt bzw. verzögert wird, wirksam werden, daß heißt, zwischen dem Ende der Stützlage (1) und dem Anschlag muß genügend Spiel vorhanden sein, damit bei einer entsprechenden Zuladung und vertikaler Federung keine Blockade der Feder einsetzt.

Es ist bekannt, daß mit Zunahme der Federlast die parabolisch vor­ gespannte Feder gestreckt wird und die Enden der einzelnen Feder­ blätter in Richtung der Federöse oder -auge (5) wandern, d. h. das zweite Federblatt (7) rutscht unter dem ersten Federblatt (6) in Richtung der Federachse (5) und die darunterliegenden Blätter ebenfalls. Diese Tatsache wird durch die Erfindung nicht beein­ flußt, d. h. über den gesamten Federweg der möglichen Vertikal­ lasten, sollen die Relativbewegungen der einzelnen Federblätter untereinander nicht beeinflußt werden. Tritt jedoch eine zusätzli­ che Beschleunigungs- bzw. Bremskraft auf, so soll sich die Radachse so wenig wie möglich nach vorn oder hinten versetzen.

Durch die parabolische Vorspannung der Blattfeder beim erfindungs­ gemäßen Gegenstand wird in Verbindung mit der einseitigen (Halb­ arm) oder zweiseitigen Stützlage (1) ein Effekt erzielt, der über den gesamten Federungsweg nahezu konstante Verhältnisse des Endes der Stützlage (3) zum Haken (2) aufweist. Durch diese Maßnahme über den gesamten Federungsweg der Blattfeder das Anliegen der Stützlage (1) an dem Haken (2) vermieden. Damit werden unsymmetri­ sche Belastungen und Blockaden der Blattfeder abgefangen.

Bei einseitig anliegende Stützlagen treten ungleichmäßige Vertie­ fungen der Federsteifigkeit auf. Diesen Effekt kann man gegebenen­ falls nutzen, um das Eigenlenkverhalten zu beeinflussen.

Es wird durch die Stützlage (1) erreicht, die sich aufgrund der Winkelbewegung (9) versetzen will, daß sie sich mit ihrem abgebo­ genen Ende (3) an der Innenseite (4) des Hakens (2) abstützt. Zwangsläufig ist ein weiteres Versetzen nicht mehr möglich, weil die Stützlage (1) in der Mitte mit dem Federpaket fest verbunden ist (10). Der S-Schlag kommt nicht zustande und das Fahrzeug bie­ tet damit einen höheren Fahrkomfort und Sicherheit.

Die Problematik, daß in Grenzbereichen z. B. die Hinterachse aus­ brechen will, aufgrund des S-Schlages, wird durch die Erfindung unterbunden. Aber auch wirtschaftliche Gesichtspunkte können eine entscheidende Rolle spielen, denn wenn die Hinterachse gegenlenkt, radieren die Räder und es gibt einen höheren Reifenverschleiß.

Die größte Wirksamkeit der Stützlage (1) wird dann erreicht, wenn die Stützlage (1) relativ weit vom 1. Federblatt (6) ins Federpa­ ket eingebaut wird. Dieses hat zur Folge, daß die Haken (2), die ein Verschieben der Stützlage (1) verhindern sollen, sehr nahe und weit außen von der Mitte gesehen, an der Federöse (5) und damit an oder unter dem 1. Federblatt (6) oder den folgenden sich befinden müssen. Der Winkel (9) des S- Schlages wird dadurch klein gehalten.

Selbst Blattfedern mit progressiver Kennlinie können mit der Stützlage gegen den S-Schlag ausgerüstet werden. Die Fig. 2 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel. Es arbeiten zunächst nur die Fe­ derblätter (6) und (7). Im Laufe der Einfederung, d. h. bei zuneh­ mender Last legt sich noch das Federblatt (16), was gleichzeitig Stützlage ist, an. Die Enden dieses Federblattes sind nicht ver­ formt, sondern gerade. Auf den Enden sind Gummi-Metall-Puffer (11) fest angebracht. Das 2. Federblatt, welches sich darüber befindet, hat am oder vor seinem Ende eine Kröpfung (12). In die Radien die­ ser Kröpfung schmiegt sich beim Anfahren und Bremsen der Puf­ fer (11) ein und fängt somit die horizontalen Kräfte über die Stützlage (16) ab. Das Federblatt (7) kann natürlich an seinem En­ de auch noch ein Lager (13) für die Öse (5) aufweisen oder als Si­ cherheitsumrollung ausgeführt sein.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführung zeigt eine innenliegende Stützlage (14), die in das Federpaket einer Trapezblattfeder ein­ gefügt ist. Die Wirkungsweise ist die gleiche. Das leicht ange­ formte Ende (3) der Stützlage (14) wird von der Innenseite (4) des Hakens (2) beim Auftreten eines S-Schlages gehalten.

Es ist auch möglich, daß sich z. B. beim Weglassen der Kröpfung (12) die Stützlage an der Öse (5) des Blattes (6) ab­ stützt.

Unabhängig von der Federblattzahl könnte sich z. B. auch das 2. Federblatt am 1. Federblatt abstützen, entweder am gekröpften Auge oder bei einer Schleifendenfeder an einem Haken des 1. Feder­ blattes.

Um die Geräuschbildung und den Verschleiß durch die Stützlage zu reduzieren, kann sie grundsätzlich mit einem geeigneten Puf­ fer (11) an ihren Enden ausgestattet werden.

Durch die vorbeschriebene Stützlage können z. T. zusätzliche Achs­ lenker entfallen, was eine enorme Preisreduzierung bedeutet. Die Stützlage zur Vermeidung des S-Schlages gehört zum Blattfederpa­ ket, es sind keine zusätzlichen Teile erforderlich.

Bezugszeichenverzeichnis

 1 Stützlage außen
 2 Haken
 3 Ende der Stützlage
 4 Innenseite des Hakens
 5 Öse
 6 1. Federblatt
 7 2. Federblatt
 8 Rad
 9 Winkel
10 Verbindungspunkt
11 Puffer
12 Kröpfung
13 Lager
14 Stützlage innen
15 Federblatt
16 gerade Stützlage

Claims (5)

1. Blattfeder mit S-Schlagstütze für Fahrzeuge mit einer oder meh­ reren Achsen aus geschichteten, abgestuften Federblättern, wel­ che parabolisch vorgespannt sind, die über ein festes und ein bewegliches Lager mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sind, da­ durch gekennzeichnet, daß in einem Abstand von der ersten Fe­ derlage (6), unterhalb oder zwischen dem Federpaket, eine Stützlage (1) oder ein Halbarm eingefügt wird, die/der mit dem Federpaket in der Mitte (10) an der Achse fest verbunden ist und das Federpaket in seiner äußeren Form, von der Radseite ge­ sehen, einhüllt, wobei die Enden (3) der Stützlage (1) bzw. das Ende des Halbarms leicht zur Radseite abgewinkelt sind bzw. ist und sich gegen ein darüberliegendes Federblatt (7) mit ange­ formten Haken (2) oder Anrollung im Falle eines S-Schlages auf jeder Seite abstützen können.

2. Blattfeder mit S-Schlagstütze nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützlage (14) bzw. der Halbarm innerhalb oder unterhalb des Federpaketes eingespannt ist und der Form des anliegenden Federpaketes angepaßt ist.

3. Blattfeder mit S-Schlagstütze nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die Stützlage (1) bzw. der Halb­ arm, unabhängig von der Blattzahl des Federpaketes, an einem oder zwei gekröpften Augen (5) der Blattfeder abstützt.

4. Blattfeder mit S-Schlagstütze nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützlage (1) bzw. der Halbarm sich bei einer Schleifendenfeder an einem Haken eines der ersten Blätter abstützt.

5. Blattfeder mit S-Schlagstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützlage (1) an ihren Enden jeweils einen Gummi-Metall-Puffer (11) aufweisen kann.