DE4233106A1 - Vorrichtung zum aufnehmen von kraeften und bewegungen zwischen einer radachse und einer blattfeder in einer radaufhaengung fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Kräften und Bewegungen zwischen einer Radachse und einer Blattfeder in einer Radaufhängung für Fahrzeuge entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Bei herkömmlichen Doppelachskonstruktionen für schwere Fahrzeu­ ge dienen Blattfedern zur Dämpfung der von den Fahrzeugrädern ausgehenden Stöße auf die tragenden Teile des Fahrzeugs. Die Enden der Federn liegen an in der Regel aus Grauguß hergestell­ ten Federauflagen an. Wenn das Fahrzeug in der Senkrechten fe­ dert oder wankt, gleiten die Federenden im Verhältnis zueinan­ der.

Bei schwer beladenem Fahrzeug liegen die Enden der Federn mit hohem Druck an den Federauflagen an, und bei der Gleitbewegung zwischen den Teilen tritt eine hohe Reibung auf. Wenn das Fahr­ zeug gleichzeitig in der Senkrechten federt oder wankt, bewirkt die Reibung eine Beeinträchtigung des Fahrkomforts und einen erhöhten Verschleiß sowohl an den Blattfedern als auch an den Federauflagen.

Bei leicht beladenem oder unbeladenem Fahrzeug liegen die Enden der Federn mit geringem Druck an den Federauflagen an, und die Reibung zwischen diesen Teilen ist gering. Dadurch treten beim Fahren Stöße und Instabilitäten auf. Das Problem zeigt sich schon beim Fahren des leicht beladenen oder unbeladenen Fahr­ zeugs auf relativ ebener Fahrbahn; es wird beim Fahren auf stark unebener Fahrbahn deutlich bemerkbar, da dann die Enden der Federn von den Federauflagen abheben und auf diese aufpral­ len können, was die Stöße und Instabilität noch stärker spürbar macht.

Maßnahmen zum Herabsetzen des Verschleißes bei Federn und Fe­ derauflagen und zur Erhöhung des Fahrkomforts durch die Anord­ nung nachgiebiger Federkörper zwischen den Enden der Federn und der Radachse sind bekannt. So ist gemäß der EP-A-2 63 388 ein Gummilager zwischen den Enden der Federn und der Radachse ange­ ordnet. Das Gummilager ist an seinen gegenüberliegenden Enden fest eingespannt und enthält im Gummikörper einvulkanisierte, bogenförmige Platten. Diese bekannte Konstruktion ist insofern mit einem wesentlichen Nachteil behaftet, als beim Gummilager aufgrund seiner starren Einspannung bei Abwärtsfederbewegungen der Feder sowie bei Wankbewegungen des Fahrzeugs Biegeverfor­ mungen auftreten, die schädliche Zugspannungen im Gummikörper verursachen. Um eine angemessene Lebensdauer zu erreichen und die Biegeverformungen aufnehmen zu können, muß das Gummilager eine bestimmte Höhe aufweisen.

Eine andere Konstruktion ist aus der SE-A-83 02 573-4 bekannt, bei der ein nachgiebiger Federkörper zur Übertragung von Druck- und Zugkräften zwischen einer Radachse und dem Ende eines in einem Fahrzeugrahmen schwenkbar gelagerten Doppelachs-Waagebal­ kens angeordnet ist. Der Federkörper besteht aus zwei in span­ nungslosem Zustand des Federkörpers im wesentlichen parallelen Endplatten, einem zwischen diesen angeordneten zylindrischen Gummikörper sowie einem mechanischen Verbindungsorgan zur Be­ grenzung des relativen Auseinanderfederns der Endplatten. Zum Verbindungsorgan gehört ein im Gummikörper angeordnetes, biege­ steifes Verbindungselement, das schwenkbar an den gegenüberlie­ genden Enden in zwei rechtwinklig zueinander liegenden Ebenen in einem mit der jeweiligen Endplatte fest verbundenen Halte­ organ gelagert ist. Darüber hinaus ist das Verbindungselement axial verschiebbar im Halteorgan gelagert. Der Federkörper ist mit Schrauben an der Feder befestigt, wodurch der Gummikörper beim Abwärtsfedern der Feder sowie bei Wankbewegungen des Fahr­ zeugs, analog zur oben beschriebenen Konstruktion gemäß der EP-A-2 63 388, Biegeverformungen ausgesetzt wird, die schädliche Zugspannungen im Gummikörper verursachen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Aufnahme von Kräften und Bewegungen zwischen einer Radachse und einer Blattfeder in einer Radaufhängung für Fahrzeuge bei Aus­ schaltung der Nachteile bekannter Konstruktionen zu ermögli­ chen. Diese Aufgabe wird mit einer Anordnung gemäß Patent­ anspruch 1 gelöst.

Bei einer Konstruktion gemäß der Erfindung wird der Federkörper nur Druck- und Scherverformungen ausgesetzt, die wesentlich we­ niger schädlich auf den Gummi des Federkörpers wirken als zum Beispiel die bei den bekannten Konstruktionen auftretenden Bie­ geverformungen. Beim Abwärtsfedern rollt die Feder auf der kon­ vex gekrümmten und vom Federkörper weg gerichteten Auflageflä­ che der Feder ab. Dies ergibt eine progressive Federwirkung da­ durch, daß sich der Berührungspunkt zwischen Feder und Feder­ auflage mit zunehmendem Abwärtsfedern verlagert. Bei Wankbewe­ gungen des Fahrzeugs wird der Gummikörper einer Scherverformung ausgesetzt, die sich nicht lebensdauermindernd auswirkt.

Da der Federkörper keiner Biegeverformung ausgesetzt ist, kann er zur Bewältigung der auftretenden Beanspruchungen so bemessen werden, daß seine Höhe nur ungefähr die Hälfte der Höhe bekann­ ter Konstruktionen beträgt. Daraus ergibt sich, daß der gemäß der Erfindung ausgeführte und angeordnete Federkörper zusätz­ lich zu den zweckbezogenen Vorteilen auch relativ niedrige Her­ stellungskosten bedingt.

Wenn das Verbindungsorgan über zumindest ein Federorgan, zum Beispiel eine Schrauben-, Teller-, Blatt- oder Gummifeder, fe­ dernd eingespannt ist, läßt sich außerdem auch bei einem unbe­ ladenen Fahrzeug eine angemessen große Kraft zwischen Blattfe­ der und Federauflage erhalten, die ein Auf- und Abprallen der Blattfeder auf der Federauflage beim Fahren des Fahrzeugs auf unebener Fahrbahn verhindert.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Erläuterungen der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel mit weiteren Merkmalen der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den hinteren Teil eines Lastkraftwagen-Fahrgestells;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Federkörper in Seitenansicht und teilweise im Querschnitt und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Federkörpers in einer der Fig. 2 entsprechenden Ansicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Erfindung ist in Fig. 1 als Bestandteil einer Radaufhängung in Form einer Waagebalken-Doppelachse mit Vierradantrieb darge­ stellt; sie kann gleichermaßen bei anderen Konstruktionen mit einer über eine Blattfeder abgefederten Radachse zum Einsatz kommen.

In Fig. 1 ist der hintere Teil eines Lastkraftwagen-Fahrgestells 1 dargestellt, der mit einer Radaufhängung 2 in Form einer Waa­ gebalken-Doppelachse mit Vierradantrieb ausgerüstet ist. Das Fahrgestell 1 hat einen Rahmen 3 mit zwei Längsträgern 4, von denen die Abbildung nur einen zeigt. An jedem Längsträger 4 ist eine Tragachsenhalterung 5 mittels Schraubverbindungen 6 befe­ stigt. An der Tragachsenhalterung 5 ist eine nicht dargestellte Achse rechtwinklig zum Längsträger 4 befestigt und ein Lagerge­ häuse 7 schwenkbar angeordnet. Das Lagergehäuse 7 hat eine Auf­ lagefläche 8, auf der eine in Längsrichtung des Rahmens ange­ ordnete Blattfeder 9 mit Federbügeln 10 befestigt ist. Die En­ den 11 der Blattfeder 9 liegen am oberen Teil je eines Feder­ körpers 20 an, der zur Aufnahme der zwischen Blattfeder 9 und einer vorderen bzw. hinteren Radachse 14, 15 auftretenden Kräf­ te dient.

Der untere Teil des Federkörpers 20 ist an starr mit der vorde­ ren bzw. hinteren Radachse 14, 15 verbundenen Auflagen 13 befe­ stigt, wobei die Radachsen quer zum Rahmen 3 zum Antrieb des Fahrzeugs über die Räder 16 angeordnet sind. Die Auflagen 13 sind nicht zwingend erforderlich; der Federkörper 20 kann auch direkt an der jeweiligen Radachse 14, 15 befestigt werden. Zur Übertragung von Reaktionskräften von den Radachsen 14, 15 auf den Rahmen 3 ist die jeweilige Radachse 14, 15 außerdem über eine Reaktionsstrebe 17 mit der Tragachsenhalterung 5 verbun­ den.

In Fig. 2 ist der Federkörper 20 vergrößert dargestellt; er ist zwischen einer Radachse 15 und dem Ende 11 einer Blattfeder 9 angeordnet. Der Federkörper 20 ist am zur Blattfeder 9 hin ge­ richteten Ende mit einem Sitz 21 und am von der Blattfeder weg gerichteten Ende mit einer Endplatte 22 versehen. Der Sitz 21 hat eine konvex gekrümmte Auflagefläche 23 für die Blattfeder 9. Die Endplatte 22 ist mit Schrauben 24 in einer festen Stel­ lung im Verhältnis zur Radachse 15 befestigt. Bei der darge­ stellten Ausführungsform hat der Sitz 21 im Querschnitt gesehen ein Tragflächenprofil, dessen spitzes Ende zur Mitte der Feder hin und dessen stumpfes Ende zum Endteil der Feder hin gerich­ tet ist.

Der Federkörper 20 ist mit einem durch Sitz 21 und Endplatte 22 verlaufenden Durchgangsloch 25 versehen, durch das ein Verbin­ dungsorgan 26 geführt ist. Bei den abgebildeten Ausführungsfor­ men ist dieses Verbindungsorgan als Stahlseil ausgeführt. Das Stahlseil 26 weist ein erstes und ein zweites Ende 27 bzw. 28 auf. Das erste Ende 27 ist durch das Loch im Sitz geführt und über ein erstes Halteorgan 29 mit der Blattfeder 9 verbunden.

Das zweite Ende 28 ist durch das Loch in der Endplatte 22 ge­ führt und über ein zweites Halteorgan 30 mit der Endplatte und demzufolge auch mit der Radachse 15 verbunden.

Das Stahlseil 26 ist federnd zwischen der Endplatte 22 und, bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, einem Tellerfeder­ paket 31 eingespannt. Die Endplatte 22 ist auf der vom Feder­ körper 20 weg gerichteten Seite mit einer Führung in Form einer ringförmigen Wulst 32 zur Fixierung des Tellerfederpakets 31 in seiner Einbaulage versehen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist das Stahl­ seil 26 an den Enden eine obere bzw. untere Endhülse 33, 34 auf. Die obere Endhülse 33 ist eingeschraubt in eine Buchse 35 mit einem sich kegelig verjüngenden Ende 36 und einem an der Unterseite der Feder 9 in einem Loch anliegenden Bund 37. Das sich kegelig verjüngende Ende 36 ragt soweit in das Loch 25 im oberen Sitz 21 des Federkörpers 20 hinein, daß es den Federkör­ per 20 fixiert und gleichzeitig bei der Feder 9 eine Biegebewe­ gung im Verhältnis zum Federkörper gestattet. Das Loch in der Feder hat einen mit kleinerem Durchmesser versehenen unteren Teil 38′, in den ein zylindrischer Teil der Buchse 35 mit hoher Paßgenauigkeit eingeführt ist, sowie einen oberen Teil 38′′, der einen den engeren Teil des Loches umgebenden Anschlag 39 bil­ det. Die Buchse 35 ist mit einer weiteren Verengung versehen, durch die sich in Höhe des Anschlages 39 ein Anschlag 40 bil­ det. Auf dem oberen Ende der Buchse 35 ist eine Hülse 41 ange­ ordnet, deren Unterkante am Anschlag 39 im Loch und am Anschlag 40 auf der Buchse anliegt, wobei diese Hülse mit einer im In­ nengewinde des oberen, zylindrischen Teils der Buchse einge­ schraubten Sicherungsschraube 42 festgespannt ist.

Die untere Stahlseil-Endhülse 34 ist ebenso mit einem Außenge­ winde versehen und in eine Buchse 43 eingeführt. Die Buchse 43 hat ein Loch mit kleinerem Durchmesser zur Aufnahme der Stahl­ seil-Endhülse 34 und ein Loch mit größerem Durchmesser zur Auf­ nahme einer auf die Stahlseil-Endhülse 34 aufgeschraubten Mut­ ter 34. Die Buchse 43 hat einen Bund 45, der mit dem im darge­ stellten Ausführungsbeispiel vorhandenen Tellerfederpaket 31 in Eingriff steht. Durch Verdrehen der Buchse 43 mit der darin drehstarr angeordneten Mutter 44 auf der Stahlseil-Endhülse 34 lassen sich die Zugspannung des Stahlseils und somit auch der Auflagedruck der Feder 9 gegen den Federkörper 20 erhöhen bzw. vermindern.

Die gewählte Anordnung erfüllt zwei Funktionen gleichzeitig:
Zum einen verhindert sie ein Abgleiten der Feder 9 vom Feder­ körper 20, zum anderen erlaubt sie ein Andrücken der Feder mit einstellbarer Kraft gegen den Federkörper.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, die sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 2 darin unterscheidet, daß die Endplatte 22 des Federkörpers 20 einen abwärts gerich­ teten, hülsenförmig vorstehenden Teil 46 aufweist, durch dessen Mittelloch 47 das Stahlseil 26 geführt, und um den eine Schrau­ benfeder 48 angeordnet ist. Die Schraubenfeder 48 wirkt zwi­ schen der Endplatte 22 und einer auf der mit Außengewinde ver­ sehenen Stahlseil-Endhülse 34 aufgeschraubten Scheibe 49 mit einer inneren Nut 50 zur Aufnahme der Endwicklung der Schrau­ benfeder 48 und mit äußeren Aussparungen 51 zur Anbringung eines Drehwerkzeugs.

Wenn das Fahrzeug fährt, wälzt sich die Feder bei der Stoßauf­ nahme auf der oberen, gewölbten Sitzfläche des Federkörpers ab, wodurch sich eine progressive Dämpfung ergibt. Gleit- oder Reibvorgänge können weder bei der Feder noch beim Federsitz auftreten, da Feder und Federsitz durch das in das Loch einge­ führte, sich kegelig verjüngende Ende der Buchse des ersten Halteorgans zueinander fixiert sind. Der Federkörper nimmt Wankbewegungen dadurch auf, daß er einer Scherverformung ausge­ setzt wird, während er Stöße durch Zusammendrücken absorbiert.

Der Federkörper kann auf herkömmliche Weise mit einem Körper aus Gummi und einvulkanisierten Platten ausgeführt sein. Ver­ glichen mit anderen bekannten Federkörpern wie Gummidomen er­ laubt die erfindungsgemäße Ausführung eine Reduktion der Höhe des Federkörpers um mindestens etwa 50%, was eine beachtliche Kosteneinsparung und auch eine Verminderung der Bauhöhe gestat­ tet.

Die federnde Befestigung des Verbindungsorgans kann auch durch eine Schrauben- oder Gummifeder erzielt werden. Auch kann von einer federnden Befestigung abgesehen werden. In solchen Fällen ist das Anzugsdrehmoment der Einspannung des Verbindungsorgans zweckmäßigerweise den zu erwartenden Beanspruchungen und Ein­ satzverhältnissen des Fahrzeugs anzupassen.

Anstelle eines Stahlseils kann auch ein anderes gelenkiges oder biegsames Bauteil, wie zum Beispiel eine Kette, zum Einsatz kommen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Aufnehmen von Kräften und Bewegungen zwi­ schen einer Radachse und einer Blattfeder in einer Radaufhän­ gung für Fahrzeuge, wobei ein zwischen Radachse und Blattfeder angeordneter Federkörper mit einem zur Blattfeder hin gerichte­ ten Ende und einem von der Blattfeder weg gerichteten Ende ver­ sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper (20) am zur Blattfeder (9) hin gerichteten Ende einen Sitz (21) mit einer konvex gekrümmten, vom Federkörper weg gerichteten Aufla­ gefläche (23) für die Blattfeder (9) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (21) im Querschnitt gesehen ein Flügelprofil aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stumpfe Ende des Flügelprofils zum Ende (11) der Blattfeder (9) und das spitze Ende des Flügelprofils zum Mittelteil der Blattfeder (9) hin gerichtet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper (20) ein mehrfach gelenkiges oder biegsames Verbindungsorgan (26) aufweist, das durch den Federkörper (20) geführt ist und ein Abgleiten der Blattfeder (9) von der gewölbten Auflagefläche (21) verhindert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper (20) am von der Blattfeder (9) weg gerichteten Ende eine zur Fixie­ rung in einer festen Lage im Verhältnis zur Radachse (14, 15) vorgesehene Endplatte (22) aufweist, und das Verbindungsorgan (26) ein erstes Ende (27) sowie ein zweites Ende (28) aufweist, von denen das erste Ende (27) durch ein Loch im Sitz (21) ein­ geführt sowie mit einem Halteorgan (29) an der Feder (9) befe­ stigt ist und das zweite Ende (28) durch ein Loch in der End­ platte (22) sowie mit einem Halteorgan (29) an der Endplatte (22) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsorgan (26) über mindestens ein Federorgan (31; 48), wie eine Schrau­ ben-, Teller-, Blatt- oder Gummifeder, federnd eingespannt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft mit­ tels einer Einstellvorrichtung (44; 49) einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteorgan (29) an der Feder eine Buchse (35) umfaßt, die durch die Blattfeder (9) geführt und mit einem sich kegelig verjüngenden, in das Loch (25) des Sitzes (21) hineinragenden Teil (36) versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federorgan (31; 48) zwischen einer Haltevorrichtung (43; 49) und einer Führung (32; 46) zur Fixierung der Einbaulage des Federorgans (31; 48) im Verhältnis zur Blattfeder (9) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsorgan ein Stahlseil (26) ist.