DE602005001210T2

DE602005001210T2 - Blattfedervorrichtung mit zwei Federraten

Info

Publication number: DE602005001210T2
Application number: DE602005001210T
Authority: DE
Inventors: Brian James 55025 MN Hitt; Valer N2M 5G6 Ontario Stratulat; Donald T0J 1X1 Alberta Stoesz
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2005-02-11
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2025-02-12
Also published as: US7052001B2; US20050179176A1; DE602005001210D1; EP1564039B1; EP1564039A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung, die eine erste, kürzere, vorzugsweise mindestens ungefähr die Hälfte der Länge aufweisende Blattfeder mit einem schwenkbar mit einem Fahrzeugrahmen verbindbaren ersten Ende und einem an einer Fahrzeugachse befestigbaren zweiten Ende, und eine zweite, längere, vorzugsweise mindestens ungefähr die volle Länge aufweisende Blattfeder mit einem schwenkbar mit dem Fahrzeugrahmen verbindbaren ersten Ende und einem von dem Fahrzeugrahmen getrennten zweiten Ende umfasst.
Blattfedern werden in Aufhängungen für kleine Nutzfahrzeuge mit einem Bruttofahrzeuggewicht zwischen ca. 226,8 kg (500 lb) und ca. 1360,8 kg (3000 lb), wie zum Beispiel Gator^TM-Nutzfahrzeuge, die von Deere and Company mit Sitz in Moline, Illinois, erhältlich sind, verwendet, um Schwingungen zu dämpfen, den Fahrgastkomfort zu erhöhen und die Handhabung des Fahrzeugs zu verbessern. Ein Paar Blattfedern kann einen Fahrzeugrahmen über eine Achse stützen. Jede Blattfeder weist eine lineare Kraft-Durchbiegungskurve oder Federrate auf.
Ladungstragfähigkeit kann ein wichtiges Merkmal für kleine Nutzfahrzeuge sein. Fracht in Kombination mit zum Beispiel dem Nutzfahrzeug hinzugefügten optionalen Halterungen kann das Gewicht des Fahrzeugs mehr als verdoppeln. Um dem zusätzlichen Gewicht Rechnung zu tragen und dennoch im beladenen Zustand einen ausreichenden Federungsweg aufrechtzuerhalten, können einige Nutzfahrzeuge „steif" gefedert sein, das heißt sie können Blattfedern mit einer sehr hohen Federrate aufweisen. Eine hohe Federrate kann jedoch die Schwingungen und Straßenunebenheiten, die auf den Fahrer und die Insassen des Fahrzeugs übertragen werden, verstärken.
Die US-A-4 919 399 zeigt ein Fahrzeugaufhängungssystem mit einer länglichen Doppelblattfederanordnung, die an jedem Ende davon an einem Fahrzeugrahmenglied angebracht und dazu ausgeführt ist, über eine Achse des Fahrzeugs ungefähr auf Mitte der Länge davon in Eingriff genommen zu werden.
Die US-A-2002/0105117 zeigt eine Spaltblattfederanordnung mit einer ersten und einer zweiten Blattfeder, deren zweite Enden sich deshalb überlappen. Die sich überlappenden Teile der Blattfedern sind miteinander verbunden. Eine Halterung ist an der ersten Blattfeder befestigt und erstreckt sich um einen Teil der zweiten Blattfeder herum. Des Weiteren ist eine Halterung an der zweiten Blattfeder angebracht und erstreckt sich um einen Teil der ersten Blattfeder herum. Die sich überlappenden Teile der ersten und der zweiten Blattfeder sind dazu konfiguriert, einen Hochbelastungsbereich der Anordnung zu verstärken.
Blattfedern mit einer nicht linearen oder abgestuften Kraft-Durchbiegungskurve, das heißt mit zwei oder mehr Federraten, sind in kleinen Nutzfahrzeugen nicht weitgehend angenommen worden. Dies ist zumindest teilweise auf die Komplexität und die Kosten von Blattfedern mit zwei Federraten oder variabler Federrate, insbesondere zur Verwendung in relativ kostengünstigen kleinen Nutzfahrzeugen, zurückzuführen. Zum Beispiel können Blattfedern mit zwei Federraten oder variabler Federrate mehrere Komponenten enthalten, die eine viel längere Montagezeit benötigen.
Deshalb besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer einfachen, kostengünstigen Blattfederaufhängung mit zwei Federraten für ein kleines Nutzfahrzeug. Darüber hinaus besteht Bedarf an einer Blattfederaufhängung mit zwei Federraten, die herkömmliche Blattfederaufhängungen ersetzen können, ohne dass andere Komponenten eines kleinen Nutzfahrzeugs ausgetauscht werden müssen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Lehre von Anspruch 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Lösung in den weiteren Ansprüchen angeführt werden.
Es wird eine Blattfederaufhängung mit zwei Federraten für ein kleines Nutzfahrzeug bereitgestellt, die eine Blattfeder voller Länge und eine Blattfeder halber Länge aufweist. Die Blattfeder voller Länge weist ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen Mittelabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Ende auf, wobei das erste Ende schwenkbar mit dem Rahmen eines kleinen Nutzfahrzeugs verbunden ist. Die Blattfeder halber Länge weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, wobei das erste Ende schwenkbar mit dem Rahmen des kleinen Nutzfahrzeugs verbunden ist. Eine Distanzplatte kann zwischen dem Mittelabschnitt der Blattfeder voller Länge und dem zweiten Ende der Blattfeder halber Länge positioniert sein, wobei die Distanzplatte die einzige Verbindungsstelle zwischen der Blattfeder voller Länge und der Blattfeder halber Länge ist.
Im unbelasteten oder leicht belasteten Zustand ist das erste Ende der Blattfeder halber Länge von dem zweiten Ende der Blattfeder voller Länge getrennt. Im schwer belasteten Zustand kann das erste Ende der Blattfeder halber Länge das zweite Ende der Blattfeder voller Länge berühren.
Diese einfache, kostengünstige Blattfederaufhängung mit zwei Federraten verbessert die von dem Fahrer und den Insassen empfundene Fahrqualität im Vergleich zu einer Blattfederaufhängung mit einer einzigen Federrate. Eine volle Ladungstragfähigkeit wird mit der zweiten, höheren Federrate geboten. Die Blattfederaufhängung mit zwei Federraten kann weniger Teile, eine verringerte Montagezeit, eine verminderte Komplexität und ein geringeres Gewicht als Blattfedern mit mehreren Federpaketen aufweisen. Die Blattfederaufhängung mit zwei Federraten kann eine herkömmliche Blattfederaufhängung ersetzen, ohne dass andere Teile eines kleinen Nutzfahrzeugs ersetzt oder ausgetauscht werden müssen.
Eine unten ausführlicher beschriebene Ausführungsform der Erfindung wird in den Zeichnungen gezeigt; darin zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht des Blattfederaufhängungssystems mit zwei Federraten für ein kleines Nutzfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht einer Blattfeder mit zwei Federraten bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
In 1 wird eine erste Ausführungsform der Blattfederaufhängung 100 mit zwei Federraten gezeigt. Die Blattfederaufhängung mit zwei Federraten stützt ein Rahmenglied 101 über eine Achse 102 eines kleinen Nutzfahrzeugs. Bei einer Ausführungsform enthält die Blattfederaufhängung mit zwei Federraten eine Blattfeder voller Länge, die als zweite Blattfeder 103 bezeichnet wird, und eine Blattfeder halber Länge, die als erste Blattfeder 104 bezeichnet wird. Die Blattfedern 103 und 104 können allgemein parabolisch sein und aus Stahl, faserverstärktem Harzmaterial oder aus anderen Materialien, die dem Fachmann wohlbekannt sind, bestehen. Bei einer Ausführungsform kann die Blattfeder 103, 104 eine maximale Dicke von ca. 1,5875 cm (5/8 Zoll) aufweisen, und die Dicke kann an einem oder an beiden Enden jeder Blattfeder 103, 104 abnehmen.
Bei einer Ausführungsform kann die Blattfeder voller Länge oder zweite Blattfeder 103 unter der Blattfeder halber Länge oder ersten Blattfeder 104 positioniert sein. Die Blattfeder voller Länge oder zweite Blattfeder 103 kann ein erstes Ende 105 mit gerollter Öse 129 aufweisen, um eine Gummidämpferbuchse aufzunehmen. Das erste Ende der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 kann durch einen Querbolzen 106, der durch die Öse 129 und durch entsprechende Löcher in der Halterung 107 eingeführt ist oder ein Paar mit dem Rahmenglied verschweißter Platten schwenkbar mit dem Rahmen verbunden sein. Die Blattfeder voller Länge erstreckt sich vom ersten Ende 105 durch den Mittelabschnitt 108 zum zweiten Ende 109. Bei einer Ausführungsform kann das erste Ende der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 so ausgerichtet sein, dass es zur Vorderseite eines kleinen Nutzfahrzeugs weist, und das zweite Ende kann so ausgerichtet sein, dass es zur Rückseite des Fahrzeugs weist.
Der Mittelabschnitt der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 kann ein Federlager oder eine Befestigungsvorrichtung 138 zur Verbindung mit der Achse eines kleinen Nutzfahrzeugs enthalten. Die von dem ersten Ende 105 der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 zum Federlager gemessene Länge kann ungefähr gleich der vom zweiten Ende 109 der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 zum Federlager gemessenen Länge oder kleiner sein. Das zweite Ende 109 der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 kann eine allgemein flache oder allgemein planare Form aufweisen und kann vom Rahmen 101 des kleinen Nutzfahrzeugs getrennt oder nicht damit verbunden sein.
Bei einer Ausführungsform darf die Blattfeder halber Länge oder erste Blattfeder 104 nicht länger sein als die halbe Länge der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103. Der Begriff „halbe Länge" bezieht sich bei dieser Anwendung nicht nur auf Blattfedern, die genau die Hälfte der Länge Blattfeder voller Länge aufweisen, sondern auch auf Blattfedern, die etwas kürzer oder länger sind als die Hälfte der Länge der Blattfeder voller Länge. Zum Beispiel weist bei einer Ausführungsform die Blattfeder halber Länge eine Länge auf, die kleiner als die Hälfte der Länge der Blattfeder voller Länge ist.
Die Blattfeder halber Länge oder erste Blattfeder 104 kann ein erstes Ende 110 mit einer gerollten Öse 130 zur Aufnahme einer Gummidämpferbuchse aufweisen. Das erste Ende 110 kann durch einen Querbolzen 133 schwenkbar mit einem Paar Platten 131, 132, die auch als Federhänger bezeichnet werden, oder einer Halterung verbunden sein, wobei der Querbolzen 133 durch die Öse und durch entsprechende Löcher im Paar Platten oder in der Halterung eingeführt ist. Die Platten oder die Halterung können dann mit dem Rahmenglied 101 verbunden sein. Die Blattfeder halber Länge kann sich vom ersten Ende 110 zum zweiten Ende 111 erstrecken, und das zweite Ende kann sich am Mittelabschnitt 108 der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 oder daran angrenzend befinden. Das zweite Ende 111 der Blattfeder halber Länge oder ersten Blattfeder 104 kann am Mittelabschnitt der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 an der Achse 102 des kleinen Nutzfahrzeugs befestigt sein.
Bei einer Ausführungsform kann eine Distanzplatte 112 zwischen der Blattfeder halber Länge oder ersten Blattfeder 104 und der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 positioniert sein oder am oder unter dem Federlager angeordnet sein. Bei einer Ausführungsform kann es sich bei der Distanzplatte 112 um eine Metallplatte mit einer Dicke von ca. 3 mm, einer Breite, die in etwa gleich oder ähnlich der Breite jeder der beiden Blattfedern 103, 104 ist und einer Länge zwischen ca. 2,54 cm (einem Zoll) und ca. 15,24 cm (sechs Zoll) handeln. Die Distanzplatte 112 verhindert einen Kontakt zwischen den beiden Blattfedern 103, 104, außer an den Arbeitsenden der Federn 103, 104. Es wird bevorzugt, dass in einem Schwerlastzustand der Kontakt zwischen der Blattfeder voller Länge oder der zweiten Blattfeder 103 und der Blattfeder halber Länge oder der ersten Blattfeder 104, außer zwischen dem ersten Ende 110 der Blattfeder halber Länge oder der ersten Blattfeder und dem zweiten Ende 109 der Blattfeder voller Länge 104, 103 vermieden wird. Um dies zu erreichen trennt die Distanzplatte 112 die beiden Blätter. Bei einer Ausführungsform kann ein Befestigungselement 113 mit Schraubgewinde durch entsprechende Löcher in der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103, der Distanzplatte und der Blattfeder halber Länge oder ersten Blattfeder 104 eingeführt werden, um jede der beiden Blattfedern 103, 104 an der Distanzplatte 112 zu halten.
Bei einer Ausführungsform stellt die Blattfeder halber Länge oder erste Blattfeder 104 eine erste Federrate für einen Leichtlastzustand oder unbelasteten Zustand bereit. Zum Beispiel kann die Blattfeder halber Länge oder erste Blattfeder 104 dann verwendet werden, wenn ein kleines Nutzfahrzeug einen Insassen und eine leichte Ladungslast trägt. Im Leichtlast- oder unbelasteten Zustand kann das erste Ende der Blattfeder halber Länge oder ersten Blattfeder 104 um zwischen ca. 2,54 cm (einen Zoll) und ca. 10,16 cm (vier Zoll) und vorzugsweise um ca. 5,08 cm (zwei Zoll) von dem zweiten Ende 109 der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 getrennt sein. Die Blattfeder halber Länge oder erste Blattfeder 104 kann eine erste Federrate bereitstellen, die ca. 30% der kombinierten Gesamtfederrate der Blattfedern halber und voller Länge 103, 104 betragen kann, was für leichte Ladungslasten ausreichend sein kann. Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Blattfeder halber Länge oder erste Blattfeder 104 eine Federrate von ca. 180 lb/Zoll auf.
Bei einer Ausführungsform kann die Blattfeder voller Länge oder zweite Blattfeder 103 dann verwendet werden, wenn dem Fahrzeug genug Gewicht hinzugefügt wird, um zu bewirken, dass das erste Ende 110 der Blattfeder halber Länge oder der ersten Blattfeder 104 das zweite Ende 109 der Blattfeder voller Länge oder zweiten Blattfeder 103 berührt. Dies kann als schwer belasteter Zustand bezeichnet werden. In diesem Zustand können die Blattfeder halber Länge und die Blattfeder voller Länge 104, 103 eine kombinierte Federrate von ca. 550 lb/Zoll aufweisen.
Somit stellt die Aufhängung zwei verschiedene Federraten bereit. Zum Beispiel kann eine geringe Federrate dann verwendet werden, wenn das kleine Nutzfahrzeug eine leichte Last trägt, die als weniger als 400 lb definiert sein kann, das heißt zwei Insassen von 200 lb oder einen Insassen plus einer Ladung von 200 lb. Eine höhere Federrate kann dann verwendet werden, wenn das kleine Nutzfahrzeug eine schwere Last trägt, die als über 400 lb definiert sein kann, das heißt zwei Insassen von 200 lb plus einer Ladung oder einem Insassen plus Ladung von mehr als 200 lb. Wie für den Fachmann offensichtlich sein wird, können die Begriffe „leichte Last" und „schwere Last" für verschiedene kleine Nutzfahrzeuge und für verschiedene Blattfedern, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, verschieden definiert sein.
Diese einfache, kostengünstige Blattfederaufhängung mit zwei Federraten kann für kleine Nutzfahrzeuge verwendet werden. Die Fahrqualität kann für den Fahrer und die Insassen als wesentlich verbessert gegenüber einer Blattfederaufhängung mit einer einzigen Federrate empfunden werden. Mit der zweiten, höheren Federrate wird volle Ladungstragfähigkeit geboten. Im Vergleich zu Blattfedern mit mehreren Federpaketen kann die Blattfeder mit zwei Federraten weniger Teile, eine verkürzte Montagezeit, eine verminderte Komplexität und ein geringeres Gewicht aufweisen. Darüber hinaus kann die Blattfederaufhängung mit zwei Federraten eine herkömmliche Blattfederaufhängung ersetzen, ohne dass andere Teile eines kleinen Nutzfahrzeugs ausgetauscht oder ersetzt werden müssen.
Nach der erfolgten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform wird es offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.

Claims

Vorrichtung, die eine erste, kürzere, vorzugsweise mindestens ungefähr die Hälfte der Länge aufweisende Blattfeder (104) mit einem schwenkbar mit einem Fahrzeugrahmen (10) verbindbaren ersten Ende (110) und einem an einer Fahrzeugachse (102) befestigbaren zweiten Ende, und eine zweite, längere, vorzugsweise mindestens ungefähr die volle Länge aufweisende Blattfeder (103) mit einem schwenkbar mit dem Fahrzeugrahmen (101) verbindbaren ersten Ende (105) und einem von dem Fahrzeugrahmen (101) getrennten zweiten Ende (109) umfasst, wobei die zweite Blattfeder (103) unter der ersten Blattfeder (104) angeordnet ist und das erste Ende (110) der ersten Blattfeder (104) in einem ersten Lastzustand von dem zweiten Ende (109) der zweiten Blattfeder (103) beabstandet ist, wobei das erste Ende (110) der ersten Blattfeder (104) in einem zweiten, schwerer belasteten Lastzustand als der erste Lastzustand das zweite Ende (109) der zweiten Blattfeder (103) berührt, wobei die erste Blattfeder (104) und die zweite Blattfeder (103) nur eine Verbindungsstelle dazwischen aufweisen, die sich in der Mitte der zweiten Blattfeder (103) und am zweiten Ende (111) der ersten Blattfeder (104) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Blattfeder (103, 104) eine Distanzplatte (112) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Mittelabschnitt (108) der zweiten Blattfeder (104), der Distanzplatte (112) und dem zweiten Ende (111) der ersten Blattfeder (103) ein Gewindeverbinder (113) erstreckt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Achse (102) in der Mitte der zweiten Blattfeder (103) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzplatte (112) eine Dicke aufweist, die kleiner als entweder die Dicke der zweiten Blattfeder (103) oder die Dicke der ersten Blattfeder (104) ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Blattfeder (104) und/oder die zweite Blattfeder (103) weiterhin eine Öse (129, 140) am Ende (105, 110) umfasst, die mit dem Rahmen (101) verbunden werden kann.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (102) unter der ersten und der zweiten Blattfeder (104, 103) angeordnet ist, wobei sich die Verbindungsstelle an der Achse (102) angrenzend befindet.