EP2470385A1 - Lagervorrichtung einer im bereich einer fahrzeugachse eines fahrzeuges montierbaren querblattfeder - Google Patents

Lagervorrichtung einer im bereich einer fahrzeugachse eines fahrzeuges montierbaren querblattfeder

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EP2470385A1
EP2470385A1 EP10740683A EP10740683A EP2470385A1 EP 2470385 A1 EP2470385 A1 EP 2470385A1 EP 10740683 A EP10740683 A EP 10740683A EP 10740683 A EP10740683 A EP 10740683A EP 2470385 A1 EP2470385 A1 EP 2470385A1
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EP
European Patent Office
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leaf spring
transverse leaf
bearing
vehicle
region
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10740683A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Heimann
Andreas Vossel
David Vopel
Gabriele Fruhmann
Volker Wagner
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a storage device of a mountable in the range of a vehicle axle of a vehicle transverse leaf spring according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • transverse leaf spring has a central region and two mutually opposite end regions, wherein the transverse leaf spring is connected in the middle region via two central bearings with a vehicle body and in the end regions via end bearings with wheel carriers in operative connection.
  • the central warehouse are each formed with two outer bearing shells which can be connected to one another and with insertion devices gripped by the outer bearing shells.
  • the insertion devices each comprise two layer elements with different rigidity, wherein the insertion devices are arranged in the assembled state respectively between the bearing outer shells and the transverse leaf spring.
  • the in the assembled state of the transverse leaf spring facing and executed with higher rigidity layer elements of the insertion devices are bolted together in the vehicle longitudinal direction respectively before and after the transverse leaf spring, whereby the insertion devices are independent of the bearing outer shells on the transverse leaf spring preassembled. Furthermore, pretensioning forces in the area of the insertion devices can be precisely adjusted via the screw connections.
  • the bearing outer shells are firmly connected to each other via a separate screw connection and abut each other in the region of a parting plane.
  • the above-described leaf spring suspension is characterized in particular in the central warehouse both by a high space requirement and by an undesirably high production costs, since the screwed together layer elements of the insertion means for receiving the Verschraubungs Schemee and for transmitting the biasing forces massively and are provided with a threaded recess.
  • the central warehouse on a high number of parts, whereby the space requirement and also the production costs are further increased.
  • a transverse leaf spring produced from a fiber-plastic composite material and a bearing device of a transverse leaf spring mountable in the region of a vehicle axle of a motor vehicle is known from US Pat
  • the transverse leaf spring is formed in the region of a central mounting portion perpendicular to its longitudinal axis with at least one constriction, in which a force introduction element of Bearing device is positively and non-positively used.
  • the constriction is formed in the region of a surface of the transverse leaf spring whose surface normal in the assembled state of the transverse leaf spring in a vehicle is oriented substantially horizontally.
  • a disadvantage is that the bearing device consists of rigid bearing elements that prevent movement of the transverse leaf spring in the clamped storage area and thus affect an overall behavior of the spring system and the overall spring effect to an undesirable extent.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a storage device of a mountable in the region of a vehicle axle of a vehicle transverse leaf spring available, which is simple and inexpensive to produce, is characterized by a low space requirement and in the area of which movement of a transverse leaf spring is ensured in a circumference necessary for an operation of the transverse leaf spring.
  • the storage device according to the invention of a transverse leaf spring which can be mounted in the region of a vehicle axle of a vehicle is formed with two bearing outer shells which can be connected to one another and with insertion devices gripped at least in regions by the outer bearing shells.
  • the insertion devices each have at least two layer elements with different rigidity, wherein the insertion devices are arranged in the assembled state respectively between the bearing outer shells and the transverse leaf spring.
  • the insertion devices can be connected to the outer bearing shells and the transverse leaf spring at least in a non-positive manner by means of a screw device which connects the bearing outer shells to one another and to a vehicle body of a vehicle.
  • the storage device according to the invention is designed to be space-saving compared to known from the prior art storage devices, since this is mountable only in the region of the bearing outer shells with a screw device on the transverse leaf spring, which in turn for fixed connection between the bearing device and the vehicle body or an associated subframe is provided.
  • the screw device By means of the screw device, the preload force to be applied to the insertion devices is made available in the mounted state of the bearing device.
  • the layer elements are in comparison with solutions known from the prior art with small dimensions. feasible and cheaper to produce, since, for example, no threads are cut into the layer elements.
  • a bearing stiffness of the bearing device according to the invention in the vehicle vertical direction with the sufficient for a sufficient frictional connection between the bearing device and the transverse leaf spring is sufficiently adjustable. This offers in a simple way the possibility to avoid an undesired and a rigid body corresponding displacement or movement of the transverse leaf spring in the region of the bearing device with mutual deflection. With a correspondingly high bearing stiffness of the bearing device according to the invention in the vehicle vertical direction, a targeted deformation of the transverse leaf spring in the form of a so-called S-shock, due to which results in a higher mutual spring rate compared to a simultaneous compression without corresponding S-stroke in the transverse leaf spring.
  • the bearing outer shells are each at least approximately L-shaped formed and adjacent in the range of two parting planes to each other, whereby a slight reworking of the bearing surfaces and the contact surface of the bearing outer shells to each other and to the insertion means is feasible.
  • the bearing outer shells are preferably each produced as a cast component of steel, iron, aluminum or other suitable materials, depending on the particular application, the outer bearing shells can also be made by other alternative manufacturing methods and other suitable materials.
  • the outer bearing shells are formed in each case at least approximately U-shaped in a further advantageous embodiment of the bearing device according to the invention and adjacent to each other in the region of a parting plane, whereby the upper outer bearing shell and the lower outer bearing shell in the assembled state can be machined in one operation.
  • a distance between the mutually facing contact surfaces of the transverse leaf spring enclosing bearing outer shells offers the possibility of reworking the contact surfaces between the bearing outer shells and the insertion devices.
  • the bearing outer shells of this embodiment of the bearing device are preferably also executable as a cast component made of steel, iron or aluminum or alternatively as a cold extruded part.
  • the outer bearing shells can be formed in the region of the transverse leaf spring in the mounted state in the vehicle vertical direction laterally overlapping areas each with a web to limit movement of the loading device in the vehicle longitudinal direction can.
  • the layer elements embodied with the higher rigidity are designed to be half-shell-shaped and convex between end regions oriented in the axial direction of the transverse leaf spring, and the end regions of the layer elements are directed away from the surface of the transverse leaf spring.
  • the insertion devices relative to the outer bearing shells in the vehicle transverse direction are positioned accordingly while the positioning between the insertion devices and the outer shells in the vehicle longitudinal direction is ensured by the engaging in the sheet elements or its bead-like end portions projections of the bearing outer shells and thus a simple mounting of the bearing device is possible.
  • between the layer elements of the insertion means and the transverse leaf spring is preferably at least one semi-cylindrical preferably running insert arranged the insertion means which are formed with a higher stiffness than the lower stiffness running layer elements.
  • At least approximately semi-cylindrical running inserts are presently subsumed all volumetric structures, which at least with at least approximately circular segment-like bases are formed, which are spaced from each other.
  • the arch connecting the chordal ends of the base is circular or elliptical.
  • the tendon is straight or curved, preferably convex. In the region of the transitions between the chord and the arc of the base can be provided depending on the particular application, edges or corresponding rounding.
  • the inserts of the insertion devices can be formed with a rubber-elastic protective layer in contact areas facing at least in the assembled state of the transverse leaf spring.
  • the layer elements formed with a higher rigidity are alternatively provided with a rubber-elastic protective layer at least in some regions, at least in the end regions.
  • a bearing stiffness of the bearing device according to the invention can be varied in that at least the layer elements formed with lower rigidity have recesses.
  • formed with lower rigidity layer elements overlap the transverse leaf spring with stop areas in the assembled state in the vehicle longitudinal direction and vehicle vertical direction respectively at least partially, to position the multi-part insertion means during assembly relative to the transverse leaf spring in a simple manner and on the other to be able to provide a soft support of the transverse leaf spring in the vehicle longitudinal direction in the area of the bearing outer shells in a structurally simple manner.
  • the abutment regions can be embodied in abutment regions facing the transverse leaf spring and / or in the abutment regions facing the bearing outer shells with projections and / or recesses oriented at least approximately in the vehicle longitudinal direction in order to achieve different bearing stiffnesses over the displacement of the transverse leaf spring in the region of the bearing device according to the invention
  • the acting in the vehicle longitudinal direction as a bearing stops abutment areas with respect to a vehicle front side in front of and behind the transverse leaf spring can be designed differently to represent correspondingly different bearing characteristics can.
  • At least one of the insertion devices in a bearing surface facing contact surface is executed in a further advantageous embodiment of the storage device according to the invention with at least one receiving device in which engages a region of the transverse leaf spring in the assembled state of the insertion devices.
  • the bearing device according to the invention in addition to the force produced by the screw means frictional connection is also positively connected to the transverse leaf spring, wherein the positive connection between the bearing device and the transverse leaf spring is preferably designed such that due to the positive connection in the transverse leaf spring smallest possible additional stresses arise that the operation of the Can interfere with transverse leaf spring to undesirable extent and reduce the life of the transverse leaf spring.
  • a form fit between the bearing device and the transverse leaf spring in further advantageous embodiments of the storage device according to the invention can be produced in that the transverse leaf spring in the region of the support surface for one of the insertion device a recess is formed, in which the insertion device engages positively.
  • the engaging in the insertion region of the transverse leaf spring is preferably provided in the region of the recess of the transverse leaf spring, whereby a course of fibers of a transverse leaf spring preferably made of composite deviates only slightly from a required for the operation of the transverse leaf spring course in the region of the bearing device.
  • Figure 1 is a highly schematic representation of a transverse leaf spring with two outer guide bearings and two arranged in the central region of the transverse leaf spring storage devices according to the invention.
  • 2 shows a three-dimensional illustration of a first embodiment of the bearing device according to the invention, which is arranged in a middle region of a transverse leaf spring;
  • FIG. 3 shows the bearing device according to FIG. 2 in a longitudinal sectional view along a longitudinal sectional plane E3 shown in more detail in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows the bearing device according to FIG. 2 in a sectional view along a cross-sectional plane E4 shown in greater detail in FIG. 2;
  • Fig. 6 shows an alternative embodiment of a bearing outer shell of
  • FIG. 7 shows a representation corresponding to FIG. 2 of a transverse leaf spring, which is mounted on a vehicle body by means of a second embodiment of the bearing device according to the invention
  • FIG. 8 shows a longitudinal sectional view of the bearing device according to FIG. 7 along a sectional plane E8 shown in greater detail in FIG. 7;
  • FIG. 9 shows a side view of the bearing device according to FIG. 7; FIG.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view of the bearing device according to FIG. 7 along a sectional plane E10 shown in more detail in FIG. 7;
  • FIG. 11 is a representation corresponding to FIG. 8 of a second embodiment of the bearing device shown in FIG. 7;
  • FIG. FIG. 12 shows a view corresponding to FIG. 10 of the bearing device according to FIG. 11;
  • FIGS. 13 to 21 each show a partial view of different embodiments of the transverse leaf spring in a mounting region of the bearing device according to the invention.
  • Fig. 1 a highly schematic representation of a transverse leaf spring 1 is shown, which is mountable in the region of a vehicle axle of a vehicle.
  • the transverse leaf spring 1 is in their wheels of the vehicle axle facing end portions 1 A, 1 B in outer bearings 2, 3 or guide bearings, which are in the present case designed as a so-called bearing shoes, mounted and connected to wheel carriers of the vehicle axle.
  • transverse leaf spring 1 In central areas of the transverse leaf spring 1, this is operatively connected via bearing devices 4, 5 functioning as a central bearing directly to a vehicle body or to a subframe, which in turn is connected to the vehicle body, and is mounted thereon.
  • the storage devices 4 and 5 are arranged symmetrically to the center of the transverse leaf spring 1 and connect them in the manner described below with the vehicle body of the vehicle, with rotations of the transverse leaf spring 1 in the area of the storage devices 4 and 5 with equal and mutual suspensions to the extent required are possible so that on the transverse leaf spring 1 at an equilateral and mutual compression in the areas 1 A and 1 B different spring rates are available.
  • the storage devices 4 and 5 have a high bearing stiffness in the vehicle transverse direction or in the y-direction and deform only slightly in the y-direction during operation of a running with the transverse leaf spring 1 and the storage facilities 4 and 5 vehicle, in addition to the above-described suspension functionality To be able to take over wheel management tasks.
  • the high bearing stiffness in the y-direction also offers the possibility ability to avoid a total displacement of the transverse leaf spring 1 in the vehicle transverse direction or in the y direction in a simple manner.
  • the two storage devices 4 and 5 are also executed in the vehicle vertical direction or in the z-direction with a correspondingly high bearing stiffness.
  • the transverse leaf spring 1 with mutual deflection of the end portions 1 A and 1 B does not have the displacement of a rigid body in the storage devices 4 and 5.
  • the transverse leaf spring 1 is selectively deformed according to a so-called S-stroke in a mutual deflection and provides a correspondingly higher mutual spring rate available.
  • Fig. 2 shows a three-dimensional representation of the transverse leaf spring 1, which is designed as a beam-like spring element.
  • the transverse leaf spring 1 is connected to the wheels of a vehicle axle of the vehicle via the two bearing devices 4, 5 with a vehicle body not shown in detail in the drawing and via the two end bearing devices 2, 3 and mounted in the end regions 1A, 1B.
  • the so-called four-point bearing allows in the region of the transverse leaf spring 1 to provide both a lifting suspension and a roll suspension available, which conventional suspension springs and known from practice stabilizer devices are not provided.
  • With appropriate design of the storage devices 4 and 5 and the End Schemeslagerache 2 and 3 are on the transverse leaf spring 1 in addition to the latter suspension functions also Rad Equipmentsfunktionen available.
  • FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the bearing device 4 along a sectional plane E3 shown graphically in greater detail in FIG. 2 merely by a dot-dash line, which corresponds to a so-called yz cutting plane.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of the bearing device 4 along a cross-sectional plane E4, which is also represented graphically in FIG. 2 as a dot-dash line, wherein the cross-sectional plane E4 substantially corresponds to a so-called xz-cross-sectional plane.
  • Fig. 5 is a three-dimensional exploded view of the storage device 4 is shown in a single view graphically.
  • the bearing devices 4 and 5 basically have the same structure, which is why in the following description of FIGS. 2 to 6, essentially only the bearing device 4 will be discussed in more detail.
  • the bearing device 4 comprises two mutually connectable outer bearing shells 6, 7, which in the present case via a four screw elements 8A to 8D comprehensive screw device 8 are interconnected, via the screw device side connection on a required for the production of frictional connection between the bearing device 4 and the transverse leaf spring 1 biasing force between the bearing outer shells 6 and 7 arranged insertion means 9, 10 can be applied.
  • the bearing device 4 can also be connected to the vehicle body or subframe via the screw device 8.
  • the outer bearing shells 6 and 7 are in this case angled or L-shaped and adjoin one another in the region of two parting planes TE1 and TE2.
  • the bearing outer shells 6 and 7 are formed in their transverse leaf spring 1 in the vehicle vertical direction cross-areas each with a web 13, by means of which a movement of the insertion devices 9 and 10 in the vehicle longitudinal direction or in the x-direction is limited.
  • the bearing outer shells 6 and 7 for ease of assembly with centering executable include the fitted into corresponding holes in the bearing outer shells 6 and 7 dowel pins, where it is at the discretion of the skilled person depending on the particular application for centering the bearing outer shells 6 and 7 to each other spring Nut designs or the like provided.
  • Both the outer bearing shells 6 and 7 and the insertion devices 9 and 10 are in the present case of identical design in order to keep the production costs of the bearing device 4 as low as possible.
  • the insertion devices 9 and 10 are presently formed with three layer elements 9A to 9C and 1 OA to 1 OC and in each case a substantially semi-cylindrical running insert 9D and 1 OD.
  • the layer elements 9A and 1OA of the insertion devices 9 and 10 are made of elastomeric material which is applied during vulcanization to the layer elements 9B, 9C, 10B, 10C made of sheet metal, as well as the insert parts 9D and 1OD also made of metal is or the layer elements 9B, 9C and 1 OB, 1 OC and the inserts 9D and 1 OD encloses.
  • the inserts 9D and 1 OD are also made of plastic, fiber composites, natural materials such as wood, stone and the like, as well as various metal materials.
  • the ply elements 9B, 9C and 10B, 10C are designed with higher rigidity than the ply elements 9A and 10A, and have between half-shell-shaped in the axial direction of the transverse leaf spring 1 oriented end portions 9B1, 9B2, 9C1, 9C2 and 10B1, 10B2, 10C1, 10C2 , essentially hollow cylindrical and convex areas.
  • the end portions 9B1, 9B2 and 10B1, 10B2 of the sheet members 9C and 10B are connected with respect to the surface 1 1 via concave curved portions with the convex portions and directed away from the surface 1 1 of the transverse leaf spring 1, so that element-side damage to the surface of the first 1 for large kines the transverse leaf spring 1 can be avoided in a structurally simple manner. Damage to the surface 11 of the transverse leaf spring 1 is additionally additionally reduced by the layer element-side or rubber-like coating of the layer elements 9B, 9C or 10B, 10C and the inserts 9D and 10D.
  • the provided between the inserts 9D and 10D and contact surfaces 1 1 A, 1 1 B of the transverse leaf spring 1 protective layer areas of the layer elements 9A and 10A protect the surface 1 1 of the transverse leaf spring 1 at swinging load sufficiently against unwanted damage, which the life of the transverse leaf spring in affect undesirable extent.
  • the penetration of fine dirt particles between the inserts 9D and 10D and the transverse leaf spring 1 on the protective layer can be prevented. It is also conceivable that the inserts 9D and 10D are glued to avoid the entry of dirt particles with the surface 1 1 of the transverse leaf spring 1, which may be provided both in the embodiment with and without protective layer.
  • manufacturing tolerances in the region of the positive connection between the bearing device 4 of the transverse leaf spring 1 can be compensated via the vulcanization layer of the inserts 9D and 10D and a coefficient of friction between the inserts 9D and 10D and the transverse leaf spring 1 can be increased by a suitable material selection and a corresponding surface finish of the protective layer.
  • the insertion devices 9 and 10 are connected via bead-like end portions 9A1, 9A2 and 10A1, 10A2 of the layer elements 9A and 10A positively connected to the bearing outer shells 6 and 7, whereby the insertion means 9 and 10 during assembly of the storage device 4 in the y direction opposite the bearing shell 6 and the bearing shell 7 are positioned. Additionally done a positioning of the insertion devices 9 and 10 in the x-direction or in the vehicle longitudinal direction during assembly via centering regions 6A, 7A of the bearing outer shells 6 and 7, which in the assembled state of the bearing device 4 in the bead-like end portions 9A1, 9A2 and 10A1, 10A2 of Bearing elements 9A and 10A engage positively.
  • the two outer bearing shells 6 and 7 are fitted during installation on the insertion devices 9 and 10 and by notches of the bead-like end portions 9A1, 9A2 and 10A1, 10A2, in which the projections 6A, 7A of the bearing outer shells 6 and 7 engage, in the bearing outer shells. 6 and 7 positioned.
  • the integration of the sheet metal layers or layer elements 9B and 9C or 10B, 10C into the rubber-elastic layer elements 9A and 10C is provided for setting the required bearing stiffnesses.
  • cavities or recesses 9A3, 9A4 or 10A3, 10A4 are provided in the region of the layer elements 9A and 10A in order to adapt the bearing rigidity of the bearing device 4 to the present requirements.
  • the inserts 9D and 10D are respectively formed in the sheet members 9C and 10C facing areas with recesses 9D1 and 10D1.
  • the insertion devices 9 and 10 in the bearing surfaces 1 1 A and 1 1 B of the transverse leaf spring 1 facing bearing surfaces 9E and 10E each with at least one receiving device 9F or 10F executed, in each of which a region 1 C and 1 D of the transverse leaf spring 1 in the assembled state of the insertion devices 9 and 10 positively engages.
  • the transverse leaf spring 1 in the vehicle vertical direction or in the z direction in the region of the bearing surfaces 1 1 A and 1 1 B respectively for the insertion devices 9 and 10 recesses 1 1 C, 1 1 D, in which the insertion devices 9 and 10 via the correspondingly shaped inserts 9D and 10D engage in a form-fitting manner in order to prevent relative movement of the transverse leaf spring 1 in the vehicle transverse direction or in the y direction relative to the driving direction during operation of a vehicle.
  • zeugonic in addition to the non-positive connection with the bearing device 1 to avoid an additional positive connection between the transverse leaf spring 1 and the bearing device 4 in a structurally simple manner.
  • the recesses 1 1 C and 1 1 D or the contours of the recesses 1 1 C and 1 1 D are designed such that in the contact region of the bearing device 4 on the transverse leaf spring 1 in operation as uniform as possible stress distribution is present, the life of the transverse leaf spring. 1 favorably influenced.
  • the contour of the recesses 1 1 C and 1 1 D corresponds in each case substantially to a special cosinusoidal depression in the y-direction, whereby a uniform distribution of stress in the storage area of the transverse leaf spring 1 is achieved.
  • the bearing outer shells 6 and 7 are each formed with abutment surfaces 12 to the vehicle body or to the operatively connected to the vehicle body subframe to ensure the most direct power flow between the bearing device 4 and the vehicle body. Deviating from this, however, there is also the possibility that the bearing shells 6 and 7 are formed at least partially different to adapt the storage device 4 to existing space or implement so-called poka-yoke requirements that effectively prevent a false assembly of the storage device 4.
  • the position of the bearing device 4 on the transverse leaf spring 1 is defined via the positive connection between the transverse leaf spring 1 and the bearing device 4, which is essential for the overall function of the system.
  • the transverse leaf spring 1 is presently formed with a variable cross-section.
  • the transverse leaf spring 1 is performed in the mounting region of the storage devices 4 and 5 in the vehicle longitudinal direction each with a slight widening compared to the rest of the cross-section.
  • the transverse leaf spring 1 is designed over the entire length with a constant cross-section.
  • the transverse leaf spring 1 is executed in the region of its surface 1 1 at least in the contact area with the bearing devices 4 and 5 with a special surface coating and / or surface treatment in order to increase the hardness of the surface 1 1 of the transverse leaf spring 1 relative to the remaining surface 11 / or in the region of the positive connection between the transverse leaf spring 1 and the bearing devices 4 and 5 to increase the coefficient of friction to increase the connection forces.
  • a special surface coating and / or surface treatment of the surface 11 of the transverse leaf spring 1 there is the possibility that a production process for the production of the regions 1 C and 1 D of the transverse leaf spring 1, for example the demoulding process of the transverse leaf spring 1 from the tool , facilitated or simplified.
  • an adhesive layer for example, an adhesive layer, a lacquer layer, a plastic material as well as a plastic layer made with nanoparticles are conceivable.
  • the surface 11 of the transverse leaf spring 1 is pretreated, for example, with a liquid which increases the adhesion property of the surface, and subsequently the hardness or coefficient of friction-increasing particles are applied to the surface of the transverse leaf spring in the area mentioned, for example by vapor deposition.
  • the bearing device 4 is biased by the four screw elements 8A to 8D, wherein by the positive and non-positive connection between the bearing device 4 and the transverse leaf spring 1 each high bearing stiffness in the z-direction and y-direction with low torsional stiffness around the vehicle longitudinal axis available are.
  • the insertion devices 9 and 10 are applied to the top and bottom of the transverse leaf spring 1 and by engaging in the insertion means 9 and 10 areas 1 C and 1 D of the transverse leaf spring 1 in the vehicle transverse direction and in the y direction the transverse leaf spring 1 centered, whereby an accurate fixation of the bearing device 4 is ensured on the transverse leaf spring 1.
  • the pivot point of the two insertion devices 9 and 10 is in the assembled state of the storage devices 4 and 5 substantially on the neutral fiber of the transverse leaf spring 1, whereby deformations in the region of the insertion means 9 and 10 are advantageously substantially equal.
  • the preferably transverse in the vehicle transverse direction cosinusoidal recesses 1 1 C and 1 1 D of the transverse leaf spring 1 are provided for the positive connection of the bearing device 4 with the transverse leaf spring 1, wherein the cosinusoidal configuration or the cosinusoidal transition between the surface 1 1 of the transverse leaf spring 1 outside of the recesses 1 C and 1 1 D and the bearing surfaces 1 1 A and 1 1 B in the region of the recesses 1 1 C and 1 D ensures the smoothest possible transition in the course of the individual fibers of the transverse leaf spring 1 produced in the present case.
  • the smooth transition in the fiber flow of the transverse leaf spring 1 prevents in a simple manner an impairment of the life of the transverse leaf spring.
  • the bearing outer shells 6 and 7 are executed in the embodiment of the bearing device 4 shown in Fig. 2 to Fig. 5 as cast iron components, which have two parting planes in the assembled state.
  • FIG. 6 An alternative embodiment of the bearing outer shells 6 and 7 is shown in FIG. 6, which has a substantially U-shaped configuration in cross-section.
  • the bearing outer shell 6 or 7 according to FIG. 6 is likewise designed as a cast iron component and adjoins the respective other outer bearing shell 7 or 6 in the region of a parting plane.
  • the upper and lower sides of the bearing outer shells 6 and 7 are thus each workable during a single operation.
  • bearing outer shells made of steel, aluminum or made of another suitable material.
  • the bearing outer shells can also be designed as a cold extruded part.
  • Fig. 7 shows a Fig. 2 corresponding representation of the transverse leaf spring 1, which is connected via a second embodiment of the storage devices 4 and 5 with the vehicle body.
  • the storage devices 4 and 5 are basically constructed the same, which is why in the following description in turn essentially only the bearing device 4 reference is made.
  • the bearing outer shells 6 and 7 are formed as sheet metal shells, which are connectable to the subframe or directly to the vehicle body. Deviating from this, the bearing outer shells can also be designed as castings or cold-formed parts.
  • the bearing outer shells 6 and 7 are designed symmetrically.
  • the transverse leaf spring 1 has elevations 16, 17 in the contact areas of the bearing device 4 on the transverse leaf spring 1, to which the insertion devices 9 and 10 with the layer elements 9A to 9C and 10A until 10C are launched.
  • the elevations 16 and 17 essentially assume the functionality of the inserts 9D or 10D of the insertion devices 9 and 10 according to FIGS. 2 to 5.
  • the insertion devices 9 and 10 are different from the embodiment shown in FIGS. 8 to 10 with additional stiffness-increasing layer elements formed as insert sheets or in the region of the layer element 9A or 1 OA with recesses.
  • the layer elements 9C and 1 OC of the insertion devices 9 and 10 are arranged in the embodiment shown in FIG. 8 to FIG. 10 between the rubber-elastic layer elements 9A or 1 OA and the transverse leaf spring 1 and are made of metal, depending on the respective application case. Plastics, reinforced plastics or fiber-reinforced plastics produced.
  • the layer elements 9C and 10C are connected by vulcanization to the rubber-elastic layer elements 9A and 10A, wherein one of the layer elements 9B, 9C or 10B, 10C can also be dispensed with depending on the respective application case.
  • the layer element arranged directly on the transverse leaf spring 1 is to be designed such that the surface 1 1 of the transverse leaf spring 1 is not damaged by the layer element during operation.
  • the layer elements 9B, 9C and 10B, 10C in their end regions 9B1, 9B2, 9C1, 9C2, 10B1, 10B2, 10C1, 10C2 are formed with rounded and with respect to the surface 1 1 of the transverse leaf spring 1 outwardly bent ends, wherein the curved ends 9B1, 9B2 and 10B1, 10B2 of the sheet members 9B and 10B provide a centering or positioning function of the insertion devices 9 and 10 with respect to the bearing outer shells 6 and 7 and slipping the insertion devices 9 and 10 relative to the bearing outer shells 6 and 7 during extreme bearing loads prevent or prevent.
  • Fig. 9 is a side view of the transverse leaf spring 1 and the bearing device 4 without the bearing outer shells 6 and 7 is shown. From the illustration according to FIG. 9, it can be seen that the rubber-elastic layer elements 9A and 10A each have laterally arranged elastic stop regions 18, 19 are formed, which are arranged in the mounted state of the bearing device 4 between the vehicle in the vertical direction z extending side surfaces of the transverse leaf spring 1 and the bearing outer shells 6 and 7. About the stop areas 18 and 19, the insertion devices 9 and 10 are positioned in the vehicle longitudinal direction x on the transverse leaf spring 1 and provide a soft support of the transverse leaf spring 1 in the x-direction or in the vehicle longitudinal direction of the bearing outer shells 6 and 7.
  • the stop areas 18 and 19 are in the transverse leaf spring 1 facing investment areas and / or in the outer bearing shells facing investment areas with at least approximately oriented in the vehicle longitudinal direction projections and / or recesses executable to represent different bearing stiffness of the bearing device 4 on the bearing displacement can.
  • Fig. 10 provided in the vehicle longitudinal direction on both sides of the transverse leaf spring 1 stop areas 18A, 18B and 19A, 19B of the insertion means 9 and 10 are shown.
  • the bearing outer shells 6 and 7 are connected to each other in the region of holes 20, 21 via the not shown in FIG. 10 screw device 8 at least two screw elements and also vehicle body side or on the subframe fastened.
  • FIGS. 11 and 12 show a further embodiment of the transverse leaf spring 1 and the bearing device 4 or 5, in which the transverse leaf spring 1 in the abutment region of the bearing device 4 without the elevations 16 and 17 of the transverse leaf spring 1 according to FIGS. 8 to 10 is formed and the insertion devices 9 and 10 are in turn implemented with inserts 9D and 10D.
  • the inserts 9D and 10D transmit the force of the transverse leaf spring 1 on the multi-part constructed and partially rubber-elastic Insertion devices 9 and 10, which in turn initiate the forces acting in the bearing outer shells 6 and 7.
  • the inserts 9D and 1 OD are arranged in the storage device 4 according to FIG. 1 1 and FIG. 12 respectively between the surface 1 1 of the transverse leaf spring and the layer elements 9C and 10C.
  • the further construction of the insertion devices 9 and 10 essentially corresponds to the construction of the insertion devices 9 and 10 according to FIGS. 8 to 10.
  • the inserts 9D and 10D of the insertion devices 9 and 10 may be connected, for example, by vulcanization with the rubber-elastic layer element 9A or 10A, in order to facilitate assembly of the bearing device 4 and optionally the inserts 9D and 10D with rubber-elastic protective layers, depending on the particular application provided that in a simple manner in the operation of a vehicle damage to the surface 11 of the transverse leaf spring 1 prevent or reduce.
  • FIGS. 13 to 21 show various embodiments of the regions of the transverse leaf spring 1 producing the positive connection between the transverse leaf spring 1 and the bearing device 4.
  • the embodiments shown in FIGS. 13 to 21 each differ only in partial regions, for which reason in the following description in each case only the differences between the individual embodiments will be discussed and with respect to the further functionality of the recesses reference is made to the description of FIG. 13.
  • the transverse leaf spring 1 is compressed more intensively in the vehicle vertical direction or in the z direction and is formed with the same width as in the remaining cross-sectional area of the transverse leaf spring 1.
  • the compressed region or in the region of the recesses 1 1 C and 1 1 D of the transverse leaf spring 1 is an increased fiber content.
  • increased lateral forces safely from the transverse leaf spring 1 in the storage device 4 can be introduced.
  • transition between the recesses 1 1 C and 1 1 D and the adjoining surface 1 1 of the transverse leaf spring 1 is designed in this case over a cosine contour with tangential inlets and outflows voltage-optimized so that in the region of the recesses 1 1 C and 1 1 D. only slight voltage overshoots occur during operation.
  • the areas 1 C and 1 D of the transverse leaf spring 1 essentially take over only the task of centering the bearing device 4 in the longitudinal and transverse directions on the transverse leaf spring 1, while the areas 1 C and 1 D at the force transmission between the bearing device 4 and the transverse leaf spring 1 only in small extent or not at all.
  • the shapes of the regions 1 C and 1 D are each performed with smooth transitions to the recesses 1 1 C and 1 1 D, wherein in the areas 1 C and 1 D substantially resin accumulates during the production of the transverse leaf spring 1. Due to this procedure, an abrupt fiber deflection in the cross section of the transverse leaf spring 1 is avoided.
  • the regions 1 C and 1 D are designed with less gentle transitions to the recesses 1 1 C and 1 1 D and essentially have an at least approximately semi-cylindrical outer shape.
  • the semi-cylindrical outer shape offers in comparison to the shape shown in Fig. 13 of the areas 1 C and 1 D a simplified manufacturability of the tool, which is used to produce the transverse leaf spring 1.
  • the regions 1 C and 1 D of the embodiment of the transverse leaf spring 1 illustrated in FIG. 14 in turn essentially only take over the centering of the bearing device 4 in the longitudinal and transverse directions on the transverse leaf spring 1 and are only at the power transmission between the bearing device 4 and the transverse leaf spring 1 slightly or not at all involved.
  • the shapes of the regions 1 C and 1 D are in turn such that the fibers of the transverse leaf spring 1 no significant deflection and that a strength of the transverse leaf spring 1 of the strength of transverse leaf springs, which are carried out without the areas 1 C and 1 D corresponds.
  • regions 1 C and 1 D shown in FIG. 15 are configured with two noses arranged in the region of the outsides of the transverse leaf spring and approximately at least approximately frustoconical, via which the centering of the bearing device 4 is realized on the transverse leaf spring 1.
  • the regions 1 C and 1 D are in turn substantially resin accumulations in order to avoid abrupt deflections of the fibers in the region of the recesses or the regions 1 C and 1 D.
  • the regions 1 C and 1 D are formed in the further embodiment of the transverse leaf spring 1 according to FIG. 16 as arranged in the region of the outer sides of the transverse leaf spring 1 lugs 1 C1 to 1 C4, wherein the transitions between the recesses 11 C, 11 D and the lugs 1 C1 to 1 C4 again designed voltage-optimized.
  • the regions 1 C and 1 D are shown with lugs 1 C1 and 1 C2 arranged in the middle region of the transverse leaf spring 1.
  • the illustrated in Fig. 18 further embodiment of the transverse leaf spring 1 is in the region of the recesses 1 1 C and 1 1 D of the transverse leaf spring 1 in the compressed state of the transverse leaf spring 1 in the vehicle transverse direction extending and alternately arranged ribs 100A to 100E and grooves 200A to 200D configured , which is based on the function of the areas 1 C and 1 D.
  • the number of ribs 100A to 100E is selected depending on the width of the transverse leaf spring 1 and the depth of the grooves 200A to 200D, and the side ribs 100A and 100E may be omitted as needed.
  • the fiber portion of the transverse leaf spring is compressed or partially relocated to the ribs 100A to 100E, the transitions between the ribs 100A to 100E and the grooves 200A to 200D and between the remaining surface 11 of the Transverse leaf spring 1 are designed voltage-optimized to produce only small voltage peaks in the transitions.
  • the depth of the grooves 200A and 200D varies in the vehicle transverse direction as well as in the vehicle longitudinal direction and has in a central region substantially each at its maximum and in the vehicle transverse direction opposite edge regions in each case its minimum.
  • the illustrated in Fig. 19 embodiment of the transverse leaf spring 1 is formed with recesses 1 1 C and 1 1 D, each having a rotated cosine contour and are respectively embossed in the surface 11 of the transverse leaf spring 1.
  • the recesses 1 1 C and 1 1 D are in the assembled state of the transverse leaf spring 1 in the vehicle longitudinal direction x each of between an upper side
  • the thickness of the transverse leaf spring 1 in the region of which the thickness of the transverse leaf spring 1 preferably corresponds essentially to the thickness outside the recesses 11 C and 11 D.
  • This contour in turn arises only a slight increase in voltage in the transition between the bearing point of the transverse leaf spring 1 and the rest of the bearing surface surrounding the surface 1 1 of the transverse leaf spring 1.
  • the width of the transverse leaf spring 1 remains substantially the same, whereby in the region of the recesses 1 1 C and the first 1 D in the transverse leaf spring cross section in each case an increased fiber content is present.
  • the insertion devices 9, 10 are centered during assembly of the storage device 4 both in the vehicle longitudinal direction and vehicle transverse direction on the transverse leaf spring 1.
  • the recesses 11 C and 1 1 D of the transverse leaf spring 1 with a rounded rectangular shape, which has a pillow-like shape, embossed in the transverse leaf spring.
  • the contour can be produced for example by two orthogonally superimposed cosine contours, which ensures only a slight increase in voltage in the region between the bearing point of the bearing device 4 of a transverse leaf spring 1 and the remaining surface 1 1 of the transverse leaf spring 1.
  • the transverse leaf spring in the recesses 1 1 C and 1 1 D with the same width as the rest of the transverse leaf spring 1, whereby in the region of the recesses 1 1 C and 1 1 D in the transverse leaf spring cross-section an increased fiber part is present ,
  • the recesses 11 C and 11 D are in the assembled state of the transverse leaf spring 1 in the vehicle longitudinal direction x each of between a top 1 1 1 and a bottom 1 12 and side surfaces 1 13, 1 14 of the transverse leaf spring 1 formed edge regions 1 15 and 1 16 of the top. 1 1 1 and the bottom 1 12 limited, in the region of which the thickness of the transverse leaf spring 1 preferably substantially corresponds to the thickness outside of the recesses 1 1 C and 1 1 D.
  • the illustrated in Fig. 21 embodiment of the transverse leaf spring 1 has in each case in the region of the recesses 11 C and 11 D extending over the entire width of the transverse leaf spring 1 region 1 C and 1 D, wherein the transverse leaf spring 1 in the vehicle vertical direction or in z Direction is increasingly compressed during manufacture. This in turn leads to an increased fiber content in the contact area of the bearing device 4.
  • the regions 1 C and 1 D is again essentially based on the functionality of the centering of the bearing device 4 in the longitudinal direction on the transverse leaf spring 1.
  • the above-described inventive subject matter or offer the various embodiments of the subject invention the ability to support in the operation of a vehicle in the region of a transverse leaf spring attacking forces and moments without piercing the transverse leaf spring in the desired extent in the field of vehicle body.
  • this requirement is ensured even without the introduction of a foreign part in the transverse leaf spring. This means that forces and moments can be transferred from central bearings to a transverse leaf spring, without negatively influencing the durability of a transverse leaf spring through holes for screwing or riveting or other strong deflections of the fibers.
  • the storage devices according to the invention are designed with the respectively required high rigidity and the surface of a transverse leaf spring is not injured by the appropriately executed storage devices during operation.
  • the transverse leaf spring is not damaged by the bearing device even with changing load.
  • Relative movements in the area between the surface of the transverse leaf spring and the Storage devices or the central warehouse are avoided in a structurally simple and space-saving manner.
  • the inventive bearing design also offers a structurally simple way the possibility that the torsion axis in the vehicle longitudinal direction or in the x-direction intersects with the neutral fiber of the transverse leaf spring and is parallel to an xy plane. An exact positioning of the bearing device on the transverse leaf spring in both the x and y directions is also ensured, whereby a functionality of a transverse leaf spring with high precision is available.
  • the storage device according to the invention also offers the possibility to attach the transverse leaf spring directly to the vehicle body or without isolation of a subframe relative to the vehicle body on the subframe.
  • the bearing device according to the invention can also be integrated without complex design measures into different wheel suspension configurations, which are formed with a transverse leaf spring and similar fiber composite components.
  • the upper and lower halves of the bearing device 4 which are in relation to the vehicle vertical axis z, can be designed symmetrically as well as with a small asymmetry, depending on the respective application case, whereby bearing asymmetries of the bearing device 4 can be utilized specifically for tuning the bearing rigidity in the different directions.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Lagervorrichtung (4) einer im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbaren Querblattfeder (1) mit zwei miteinander verbindbaren Lageraußenschalen (6, 7) und mit von den Lageraußenschalen (6, 7) zumindest bereichsweise umgriffenen Einlegeeinrichtungen (9, 10), die jeweils wenigstens zwei Lagenelemente (9A, 9B, 9C und 10A, 10B, 10C) mit unterschiedlicher Steifigkeit aufweisen, beschrieben. Die Einlegeeinrichtungen (9, 10) sind in montiertem Zustand jeweils zwischen den Lageraußenschalen (6, 7) und der Querblattfeder (1) angeordnet. Erfindungsgemäß sind die Einlegeeinrichtungen (9, 10) über eine die Lageraußenschalen (6, 7) miteinander und mit einem Fahrzeugaufbau eines Fahrzeuges verbindende Schraubeneinrichtung (8) zumindest kraftschlüssig mit den Lageraußenschalen (6, 7) und der Querblattfeder (1) verbindbar.

Description

Laαervorrichtunq einer im Bereich einer Fahrzeuqachse
eines Fahrzeuges montierbaren Querblattfeder
Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung einer im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbaren Querblattfeder gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der EP 1 645 445 B1 ist eine Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug mit einer quer zum Kraftfahrzeug angeordneten Querblattfeder bekannt. Die Querblattfeder weist einen Mittelbereich und zwei einander gegenüberliegende Endbereiche auf, wobei die Querblattfeder im Mittelbereich über zwei Zentrallager mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist und in den Endbereichen über Endlager mit Radträgern in Wirkverbindung steht.
Die Zentrallager sind jeweils mit zwei miteinander verbindbaren Lageraußenschalen und mit von den Lageraußenschalen umgriffenen Einlegeeinrichtungen ausgebildet. Die Einlegeeinrichtungen umfassen jeweils zwei Lagenelemente mit unterschiedlicher Steifigkeit, wobei die Einlegeeinrichtungen in montiertem Zustand jeweils zwischen den Lageraußenschalen und der Querblattfeder angeordnet sind.
Die in montiertem Zustand der Querblattfeder zugewandten und mit höherer Steifigkeit ausgeführten Lagenelemente der Einlegeeinrichtungen sind in Fahrzeuglängsrichtung jeweils vor und nach der Querblattfeder miteinander verschraubt, womit die Einlegeeinrichtungen unabhängig von den Lageraußenschalen an der Querblattfeder vormontierbar sind. Des Weiteren sind Vorspannkräfte im Bereich der Einlegeeinrichtungen über die Schraubenverbindungen exakt einstellbar. Die Lageraußenschalen sind über eine separate Schraubenverbindung miteinander fest verbunden und liegen im Bereich einer Trennebene aneinander an. Nachteilhafterweise ist die vorbeschriebene Blattfederaufhängung insbesondere im Bereich der Zentrallager sowohl durch einen hohen Bauraumbedarf als auch durch einen unerwünscht hohen Fertigungsaufwand gekennzeichnet, da die miteinander verschraubbaren Lagenelemente der Einlegeeinrichtungen zur Aufnahme der Verschraubungsbereiche und zur Übertragung der Vorspannkräfte massiv auszuführen und mit einem Gewindeeinschnitt zu versehen sind. Zusätzlich weisen die Zentrallager eine hohe Teileanzahl auf, wodurch der Bauraumbedarf und auch die Fertigungskosten weiter erhöht werden.
Eine aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff hergestellte Querblattfeder und eine Lagervorrichtung einer im Bereich einer Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeuges montierbaren Querblattfeder ist aus der
WO 2008/125076 A1 bekannt. Um einerseits Axialbewegungen der Querblattfeder im verbauten Zustand an einem Fahrzeug ausschließen zu können und andererseits ein unzerstörtes Gefüge der Querblattfeder zur Verfügung stellen zu können, ist die Querblattfeder im Bereich eines mittleren Befestigungsabschnittes senkrecht zu ihrer Längsachse mit zumindest einer Einengung ausgebildet, in die ein Krafteinleitungselement der Lagervorrichtung form- und kraftschlüssig einsetzbar ist. Die Einengung ist im Bereich einer Fläche der Querblattfeder ausgebildet, deren Flächenormale in montiertem Zustand der Querblattfeder in einem Fahrzeug im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
Nachteilig dabei ist jedoch, dass die Lagervorrichtung aus starr ausgeführten Lagerelementen besteht, die eine Bewegung der Querblattfeder im eingespannten Lagerbereich verhindern und somit ein Gesamtverhalten des Federsystems sowie die Gesamtfederwirkung in unerwünschtem Umfang beeinträchtigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagervorrichtung einer im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbaren Querblattfeder zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, durch einen geringen Bauraumbedarf gekennzeichnet ist und in deren Bereich eine Bewegung einer Querblattfeder in einem für eine Funktionsweise der Querblattfeder erforderlichen Umfang gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Lagervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lagervorrichtung einer im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbaren Querblattfeder ist mit zwei miteinander verbindbaren Lageraußenschalen und mit von den Lageraußenschalen zumindest bereichsweise umgriffenen Einlegeeinrichtungen ausgebildet. Die Einlegeeinrichtungen weisen jeweils wenigstens zwei Lagenelemente mit unterschiedlicher Steifigkeit auf, wobei die Einlegeeinrichtungen in montiertem Zustand jeweils zwischen den Lageraußenschalen und der Querblattfeder angeordnet sind.
Erfindungsgemäß sind die Einlegeeinrichtungen über eine die Lageraußenschalen miteinander und mit einem Fahrzeugaufbau eines Fahrzeuges verbindende Schraubeneinrichtung zumindest kraftschlüssig mit den Lageraußenschalen und der Querblattfeder verbindbar.
Die erfindungsgemäße Lagervorrichtung ist im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lagervorrichtungen bauraumgünstiger ausgebildet, da diese lediglich im Bereich der Lageraußenschalen mit einer Schraubeneinrichtung an der Querblattfeder montierbar ist, die wiederum zur festen Verbindung zwischen der Lagervorrichtung und der Fahrzeugkarosserie bzw. einem damit verbundenem Hilfsrahmen vorgesehen ist. Über die Schraubeneinrichtung wird im montierten Zustand der Lagervorrichtung die auf die Einlegeeinrichtungen aufzubringende Vorspannkraft zur Verfügung gestellt.
Da im Bereich der Einlegeeinrichtungen keine zusätzlichen Schraubeneinrichtungen vorgesehen sind, sind die Lagenelemente im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen mit geringen Abmessungen aus- führbar und auch kostengünstiger herstellbar, da beispielsweise keine Gewindegänge in die Lagenelemente einzuschneiden sind.
Zusätzlich wird durch die mit unterschiedlicher Steifigkeit ausgeführten Lagenelemente der Einlegeeinrichtungen eine für die Funktionsweise der Querblattfeder erforderliche Drehbewegung der Querblattfeder im Bereich der Lagervorrichtung bei gleichzeitig ausreichend hoher Lagersteifigkeit ermöglicht, womit bei gleichseitigem und wechselseitigem Einfedern im Bereich von Rädern der beiden Fahrzeugseiten unterschiedliche Federraten zur Verfügung stellbar sind.
Des Weiteren sind über die Querblattfeder auch Radführungsfunktionen durch die unterschiedlichen Steifigkeiten der Lagenelemente zur Verfügung stellbar, da eine Lagersteifigkeit in Fahrzeugquerrichtung beispielsweise entsprechend hoch einstellbar ist und eine Verschiebung der Querblattfeder in Fahrzeugquerrichtung auf einfache Art und Weise vermeidbar ist.
Zusätzlich ist auch eine Lagersteifigkeit der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung in Fahrzeughochrichtung mit dem für einen ausreichenden Kraft- schluss zwischen der Lagervorrichtung und der Querblattfeder in ausreichendem Umfang einstellbar. Dies bietet auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, bei wechselseitiger Einfederung ein unerwünschtes und einem Starrkörper entsprechendes Verschieben oder Bewegen der Querblattfeder im Bereich der Lagervorrichtung zu vermeiden. Bei entsprechend hoher Lagersteifigkeit der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung in Fahrzeughochrichtung stellt sich eine gezielte Verformung der Querblattfeder in Form eines sogenannten S-Schlages ein, aufgrund der sich im Vergleich zu einem gleichzeitigen Einfedern ohne entsprechenden S-Schlag im Bereich der Querblattfeder eine höhere wechselseitige Federrate ergibt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung sind die Lageraußenschalen jeweils wenigstens annähernd L-förmig ausgebildet und grenzen im Bereich von zwei Trennebenen aneinander an, womit eine leichte Nachbearbeitung der Auflageflächen und der Anlagefläche der Lageraußenschalen aneinander und an den Einlegeeinrichtungen durchführbar ist. Die Lageraußenschalen sind vorzugsweise jeweils als Gussbauteil aus Stahl, Eisen, Aluminium oder anderen geeigneten Materialien herstellbar, wobei in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles die Lageraußenschalen auch mittels weiterer alternativer Herstellverfahren sowie aus anderen geeigneten Materialien hergestellt sein können.
Die Lageraußenschalen sind bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung jeweils wenigstens annähernd U-förmig ausgebildet und grenzen im Bereich einer Trennebene aneinander an, womit die in montiertem Zustand obere Lageraußenschale und die untere Lageraußenschale jeweils in einem Arbeitsgang bearbeitbar sind. Ein Abstand zwischen den einander zugewandten Anlageflächen der die Querblattfeder umschließenden Lageraußenschalen bietet die Möglichkeit der Nachbearbeitung der Anlageflächen zwischen den Lageraußenschalen und den Einlegeeinrichtungen. Die Lageraußenschalen dieser Ausführungsform der Lagervorrichtung sind vorzugsweise ebenfalls als Gussbauteil aus Stahl, Eisen oder Aluminium ausführbar oder alternativ auch als Kaltfließpressteil ausbildbar.
Die Lageraußenschalen sind im Bereich von die Querblattfeder in montiertem Zustand in Fahrzeughochrichtung seitlich übergreifenden Bereichen jeweils mit einem Steg ausbildbar, um eine Bewegung der Einlegeeinrichtung in Fahrzeuglängsrichtung begrenzen zu können.
Die mit der höheren Steifigkeit ausgeführten Lagenelemente sind bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung zwischen in axialer Richtung der Querblattfeder orientierten Endbereichen halbschalenförmig und konvex ausgebildet und die Endbereiche der Lagenelemente sind von der Oberfläche der Querblattfeder weggerichtet. Damit ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass elastische Verformungen und daraus resultierende Kippbewegungen der Querblattfeder insbesondere bei wechselseitiger Einfederung im Bereich der Fahrzeugachse, der die Querblattfeder zugeordnet ist, möglich sind und Beschädigungen der Querblattfeder durch einen unerwünschten Kontakt zwischen der Oberfläche der Querblattfeder und den freien Enden der Einlegeeinrichtungen bei großen Verformungen der Querblattfeder vermieden werden.
Die jeweils mit der niedrigeren Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente der Einlegeeinrichtungen übergreifen die Lageraußenschalen bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit in montiertem Zustand in Fahrzeugquerrichtung weisenden vorzugsweise wulstartigen Endbereichen, wobei die Lageraußenschalen jeweils vorzugsweise mit Vorsprüngen in die wulstartigen Endbereich der Lagenelemente eingreifen. Damit sind die Einlegeeinrichtungen gegenüber den Lageraußenschalen in Fahrzeugquerrichtung entsprechend positionierbar während die Positionierung zwischen den Einlegeeinrichtungen und den Lageraußenschalen in Fahrzeuglängsrichtung über die in die Lagenelemente bzw. dessen wulstartigen Endbereiche eingreifende Vorsprünge der Lageraußenschalen gewährleistet ist und somit eine einfache Montage der Lagervorrichtung möglich ist.
Um die im Betrieb eines Fahrzeuges wirkenden Kräfte und Momente von den mit niedrigerer Steifigkeit ausgeführten Lagenelementen mit möglichst geringer Flächenpressung im Bereich zwischen den Einlegeeinrichtungen und der Querblattfeder übertragen zu können, ist zwischen den Lagenelementen der Einlegeeinrichtungen und der Querblattfeder jeweils ein vorzugsweise wenigstens annähernd halbzylindrisch ausgeführtes Einlegeteil der Einlegeeinrichtungen angeordnet, die mit höherer Steifigkeit ausgebildet sind als die mit geringerer Steifigkeit ausgeführten Lagenelemente.
Unter dem Begriff wenigstens annähernd halbzylindrisch ausgeführte Einlegeteile werden vorliegend alle volumentrischen Gebilde subsumiert, welche zumindest mit wenigstens annähernd kreissegmentartigen Grundflächen ausgebildet sind, die zueinander beabstandet sind. Dabei besteht die Möglichkeit, dass der die Sehnenenden verbindende Bogen der Grundfläche kreisförmig oder elliptisch ausgeführt ist. Bei Weiterbildungen ist die Sehne gerade oder ebenfalls gekrümmt, vorzugsweise konvex, ausgebildet. Im Bereich der Übergänge zwischen der Sehne und dem Bogen der Grundfläche können in Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalles Kanten oder entsprechende Abrundungen vorgesehen sein.
Damit im Betrieb eines Fahrzeuges Beschädigungen der Querblattfeder im Bereich der Lagervorrichtung vermieden werden können, sind die Einlegeteile der Einlegeeinrichtungen in zumindest in montiertem Zustand der Querblattfeder zugewandten Anlagebereichen mit einer gummielastischen Schutzschicht ausbildbar. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung sind die mit höherer Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente alternativ hierzu oder zusätzlich dazu wenigstens in den Endbereichen zumindest bereichsweise mit einer gummielastischen Schutzschicht versehen.
Eine Lagersteifigkeit der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung ist dadurch variierbar, dass zumindest die mit niedrigerer Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente Aussparungen aufweisen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung übergreifen die mit niedrigerer Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente die Querblattfeder mit Anschlagbereichen in montiertem Zustand in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeughochrichtung jeweils zumindest bereichsweise, um die mehrteilig aufgebauten Einlegeeinrichtungen während der Montage gegenüber der Querblattfeder auf einfache Art und Weise positionieren zu können und zum anderen eine weiche Abstützung der Querblattfeder in Fahrzeuglängsrichtung im Bereich der Lageraußenschalen auf konstruktiv einfache Art und Weise zur Verfügung stellen zu können. Die Anschlagbereiche können in der Querblattfeder zugewandten Anlagebereichen und/oder in den den Lageraußenschalen zugewandten Anlagebereichen mit wenigstens annähernd in Fahrzeuglängsrichtung orientierten Vorsprüngen und/oder Ausnehmungen ausgeführt sein, um unterschiedliche La- gersteifigkeiten über der Verschiebung der Querblattfeder im Bereich der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung zu erreichen, wobei die in Fahrzeuglängsrichtung als Lageranschläge wirkenden Anschlagbereiche in Bezug auf eine Fahrzeugvorderseite vor und hinter der Querblattfeder unterschiedlich ausgeführt sein können, um entsprechend unterschiedliche Lagercharakteristiken darstellen zu können.
Um im Betrieb eines Fahrzeuges wirkende Kräfte und Momente von den Einlegeeinrichtungen ohne Relativbewegung zwischen den Einlegeeinrichtungen und der Querblattfeder in die Querblattfeder einleiten zu können, ist wenigstens eine der Einlegeeinrichtungen in einer Auflagefläche zugewandten Anlagefläche bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung mit wenigstens einer Aufnahmeeinrichtung ausgeführt, in die ein Bereich der Querblattfeder in montiertem Zustand der Einlegeeinrichtungen eingreift. Damit ist die erfindungsgemäße Lagervorrichtung neben dem über die Schraubeneinrichtung hergestellten Kraftschluss auch formschlüssig mit der Querblattfeder verbunden, wobei der Formschluss zwischen der Lagervorrichtung und der Querblattfeder vorzugsweise derart ausgeführt ist, dass aufgrund des Formschlusses in der Querblattfeder möglichst geringe zusätzliche Spannungen entstehen, die die Funktionsweise der Querblattfeder unter Umständen in unerwünschtem Umfang beeinträchtigen und eine Lebensdauer der Querblattfeder verringern.
Zusätzlich oder alternativ hierzu ist ein Formschluss zwischen der Lagervorrichtung und der Querblattfeder bei weiteren vorteilhaften Ausführungen der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung dadurch herstellbar, dass die Querblattfeder im Bereich einer der Auflagefläche für die eine der Einlegeeinrichtung mit einer Ausnehmung ausgebildet ist, in die die Einlegeeinrichtung formschlüssig eingreift.
Der in die Einlegeeinrichtungen eingreifende Bereich der Querblattfeder ist vorzugsweise im Bereich der Ausnehmung der Querblattfeder vorgesehen, womit ein Verlauf von Fasern einer vorzugsweise aus Verbundwerkstoff hergestellten Querblattfeder nur geringfügig von einem für die Funktionsweise der Querblattfeder erforderlichen Verlauf im Bereich der Lagervorrichtung abweicht.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Sowohl die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
Es zeigt:
Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung einer Querblattfeder mit zwei äußeren Führungslagern und zwei im mittleren Bereich der Querblattfeder angeordneten erfindungsgemäßen Lagervorrichtungen; Fig. 2 eine dreidimensionale Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung, welche in einem mittleren Bereich einer Querblattfeder angeordnet ist;
Fig. 3 die Lagervorrichtung gemäß Fig. 2 in einer Längsschnittansicht entlang einer in Fig. 2 näher gezeigten Längsschnittebene E3;
Fig. 4 die Lagervorrichtung gemäß Fig. 2 in einer Schnittansicht entlang einer in Fig. 2 näher gezeigten Querschnittebene E4;
Fig. 5 die Lagervorrichtung gemäß Fig. 2 in einer dreidimensionalen
Einzelansicht in einer Explosionsdarstellung;
Fig. 6 eine alternative Ausführungsform einer Lageraußenschale der
Lagervorrichtung gemäß Fig. 2;
Fig. 7 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Querblattfeder, die mittels einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung an einem Fahrzeugaufbau gelagert ist;
Fig. 8 eine Längsschnittansicht der Lagervorrichtung gemäß Fig. 7 entlang einer in Fig. 7 näher gezeigten Schnittebene E8;
Fig. 9 eine Seitenansicht der Lagervorrichtung gemäß Fig. 7;
Fig. 10 eine Querschnittansicht der Lagervorrichtung gemäß Fig. 7 entlang einer in Fig. 7 näher gezeigten Schnittebene E10;
Fig. 1 1 eine Fig. 8 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der in Fig. 7 dargestellten Lagervorrichtung; Fig. 12 eine Fig. 10 entsprechende Ansicht der Lagervorrichtung gemäß Fig. 1 1 ; und
Fig. 13 bis Fig. 21 jeweils eine Teilansicht verschiedener Ausführungsformen der Querblattfeder in einem Montagebereich der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung.
In Fig. 1 ist eine stark schematisierte Darstellung einer Querblattfeder 1 gezeigt, die im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbar ist. Die Querblattfeder 1 ist in ihren Rädern der Fahrzeugachse zugewandten Endbereichen 1 A, 1 B in äußeren Lagern 2, 3 bzw. Führungslagern, die vorliegend als sogenannte Lagerschuhe ausgeführt sind, gelagert und mit Radträgern der Fahrzeugachse verbunden.
In mittleren Bereichen der Querblattfeder 1 ist diese über als Zentrallager fungierende Lagervorrichtungen 4, 5 direkt mit einem Fahrzeugaufbau oder mit einem mit dem Fahrzeugaufbau wiederum verbundenen Hilfsrahmen wirkverbunden und an diesem gelagert. Die Lagervorrichtungen 4 und 5 sind symmetrisch zur Mitte der Querblattfeder 1 angeordnet und verbinden diese in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise mit dem Fahrzeugaufbau des Fahrzeuges, wobei Drehungen der Querblattfeder 1 im Bereich der Lagervorrichtungen 4 und 5 bei gleich- und wechselseitigen Federungen im erforderlichen Umfang möglich sind, damit über die Querblattfeder 1 bei einem gleichseitigen und einem wechselseitigen Einfedern in den Bereichen 1 A und 1 B unterschiedliche Federraten zur Verfügung stellbar sind.
Die Lagervorrichtungen 4 und 5 weisen in Fahrzeugquerrichtung bzw. in y-Richtung eine hohe Lagersteifigkeit auf und verformen sich in y-Richtung während des Betriebes eines mit der Querblattfeder 1 und den Lagereinrichtungen 4 und 5 ausgeführten Fahrzeuges nur geringfügig, um neben der vorbeschriebenen Federungsfunktionalität auch Radführungsaufgaben übernehmen zu können. Die hohe Lagersteifigkeit in y-Richtung bietet zudem die Möglich- keit, eine Gesamtverschiebung der Querblattfeder 1 in Fahrzeugquerrichtung bzw. in y-Richtung auf einfache Art und Weise zu vermeiden.
Damit der jeweils zwischen den Lagervorrichtungen 4 und 5 und der Querblattfeder 1 für die einwandfreie Funktionalität der Querblattfeder 1 erforderliche Kraftschluss herstellbar ist, sind die beiden Lagervorrichtungen 4 und 5 auch in Fahrzeughochrichtung bzw. in z-Richtung mit einer entsprechend hohen Lagersteifigkeit ausgeführt. Außerdem wird durch die hohe Lagersteifigkeit der Lagervorrichtungen 4 und 5 in Fahrzeughochrichtung erreicht, dass die Querblattfeder 1 bei wechselseitiger Einfederung der Endbereiche 1 A und 1 B nicht das Verschieben eines Starrkörpers im Bereich der Lagervorrichtungen 4 und 5 aufweist. Die Querblattfeder 1 wird bei einer wechselseitigen Einfederung einem sogenannten S-Schlag entsprechend gezielt verformt und stellt eine entsprechend höhere wechselseitige Federrate zur Verfügung.
Fig. 2 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Querblattfeder 1 , die als ein balkenähnliches Federelement ausgebildet ist. Die Querblattfeder 1 ist über die zwei Lagervorrichtungen 4, 5 mit einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau und über die beiden Endbereichslagereinrich- tungen 2, 3 mit den Rädern einer Fahrzeugachse des Fahrzeuges verbunden und in den Endbereichen 1 A, 1 B gelagert. Die sogenannte Vierpunktlagerung ermöglicht im Bereich der Querblattfeder 1 sowohl eine Hubfederung als auch eine Wankfederung zur Verfügung zu stellen, womit konventionelle Aufbaufedern sowie aus der Praxis bekannte Stabilisatoreinrichtungen nicht vorzusehen sind. Bei entsprechender Ausführung der Lagervorrichtungen 4 und 5 sowie der Endbereichslagerungen 2 und 3 sind über die Querblattfeder 1 neben den letztgenannten Federungsfunktionen auch Radführungsfunktionen zur Verfügung stellbar. Das vorgestellte Federsystem bietet neben einem hohen Kosteneinsparungspotential bei entsprechender Werkstoffwahl zur Herstellung der Querblattfeder 1 , beispielsweise Faserverbundwerkstoffe, auch die Möglichkeit der Gewichtsreduzierung im Bereich einer Fahrzeugachse. In Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht der Lagervorrichtung 4 entlang einer in Fig. 2 lediglich durch eine strichpunktierte Linie grafisch näher dargestellte Schnittebene E3 gezeigt, die einer sogenannten yz-Schnittebene entspricht. In Fig. 4 ist eine Querschnittansicht der Lagervorrichtung 4 entlang einer in Fig. 2 ebenfalls als strichpunktierte Linie grafisch wiedergegebene Querschnittebene E4 dargestellt, wobei die Querschnittebene E4 im Wesentlichen einer sogenannten xz-Querschnittebene entspricht. In Fig. 5 ist eine dreidimensionale Explosionsdarstellung der Lagervorrichtung 4 in Einzelansicht grafisch wiedergegeben.
Die Lagervorrichtungen 4 und 5 weisen grundsätzlich den gleichen Aufbau auf, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung zu Fig. 2 bis Fig. 6 im Wesentlichen lediglich auf die Lagervorrichtung 4 näher eingegangen wird.
Die Lagervorrichtung 4 umfasst zwei miteinander verbindbare Lageraußenschalen 6, 7, die vorliegend über eine vier Schraubenelemente 8A bis 8D umfassende Schraubeneinrichtung 8 miteinander verbunden sind, wobei über die schraubeneinrichtungsseitige Verbindung eine für die Herstellung des Kraftschlusses zwischen der Lagervorrichtung 4 und der Querblattfeder 1 erforderliche Vorspannkraft auf zwischen den Lageraußenschalen 6 und 7 angeordnete Einlegeeinrichtungen 9, 10 aufbringbar ist. Die Lagervorrichtung 4 ist über die Schraubeneinrichtung 8 auch mit dem Fahrzeugaufbau bzw. dem Hilfsrahmen verbindbar.
Die Lageraußenschalen 6 und 7 sind vorliegend winkelförmig bzw. L- förmig ausgebildet und grenzen im Bereich von zwei Trennebenen TE1 und TE2 aneinander an. Zusätzlich sind die Lageraußenschalen 6 und 7 in ihren die Querblattfeder 1 in Fahrzeughochrichtung übergreifenden Bereichen jeweils mit einem Steg 13 ausgebildet, mittels welchen eine Bewegung der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 in Fahrzeuglängsrichtung bzw. in x-Richtung begrenzt ist. Zudem sind die Lageraußenschalen 6 und 7 zur Vereinfachung einer Montage mit Zentriereinrichtungen ausführbar, die in entsprechende Bohrungen der Lageraußenschalen 6 und 7 eingepasste Passstifte umfassen, wobei es im Ermessen des Fachmannes liegt in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles zur Zentrierung der Lageraußenschalen 6 und 7 zueinander Feder-Nut-Ausführungen oder dergleichen vorzusehen.
Sowohl die beiden Lageraußenschalen 6 und 7 als auch die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 sind vorliegend identisch ausgebildet, um die Herstellkosten der Lagervorrichtung 4 möglichst gering zu halten. Die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 sind vorliegend mit drei Lagenelementen 9A bis 9C bzw. 1 OA bis 1 OC und jeweils einem im Wesentlichen halbzylindrisch ausgeführten Einlegeteil 9D bzw. 1 OD ausgebildet. Dabei sind die Lagenelemente 9A und 1 OA der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 vorliegend aus gummielastischem Material hergestellt, welches während einer Vulkanisation auf die aus Blech hergestellten Lagenelementen 9B, 9C bzw. 10B, 10C sowie die vorliegend ebenfalls aus Metall hergestellten Einlegeteile 9D und 1 OD aufgebracht ist bzw. die Lagenelemente 9B, 9C bzw. 1 OB, 1 OC sowie die Einlegeteile 9D bzw. 1 OD umschließt.
Die Einlegeteile 9D und 1 OD sind auch aus Kunststoff, Faserverbundwerkstoffen, Naturwerkstoffen, wie Holz, Stein und dergleichen, sowie aus verschiedenen Metallwerkstoffen herstellbar.
Die Lagenelemente 9B, 9C bzw. 10B, 10C sind mit höherer Steifigkeit als die Lagenelemente 9A bzw. 10A ausgeführt und weisen zwischen in axialer Richtung der Querblattfeder 1 orientierten Endbereichen 9B1 , 9B2, 9C1 , 9C2 bzw. 10B1 , 10B2, 10C1 , 10C2 halbschalenförmige, im Wesentlichen hohlzy- lindrisch und konvex ausgebildete Bereiche auf. Die Endbereiche 9B1 , 9B2 bzw. 10B1 , 10B2 der Lagenelemente 9C bzw. 10B sind in Bezug auf die Oberfläche 1 1 über konkav gekrümmte Bereiche mit den konvexen Bereichen verbunden und von der Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 weggerichtet, womit lagenelementseitige Beschädigungen der Oberfläche 1 1 bei großen Auslen- kungen der Querblattfeder 1 auf konstruktiv einfache Art und Weise vermieden werden. Beschädigungen der Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 sind zusätzlich durch die lagenelementseitige bzw. gummiartige BeSchichtung der Lagenelemente 9B, 9C bzw. 10B, 10C und der Einlegeteile 9D bzw. 10D zusätzlich weiter reduziert.
Die zwischen den Einlegeteilen 9D bzw. 10D und Anlageflächen 1 1 A, 1 1 B der Querblattfeder 1 vorgesehenen Schutzschichtbereiche der Lagenelemente 9A bzw. 10A schützen die Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 bei schwingender Belastung ausreichend gegen unerwünschte Beschädigungen, welche die Lebensdauer der Querblattfeder in unerwünschtem Umfang beeinträchtigen.
Zusätzlich ist auch das Eindringen von feinen Schmutzpartikeln zwischen die Einlegeteile 9D und 10D und die Querblattfeder 1 über die Schutzschicht verhinderbar. Dabei ist es auch denkbar, dass die Einlegeteile 9D und 10D zum Vermeiden eines Schmutzpartikeleintritts mit der Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 verklebt werden, wobei dies sowohl bei der Ausführung mit als auch ohne Schutzschicht vorgesehen sein kann.
Des Weiteren sind über die Vulkanisationsschicht der Einlegeteile 9D und 10D Fertigungstoleranzen im Bereich des Formschlusses zwischen der Lagervorrichtung 4 der Querblattfeder 1 ausgleichbar und ein Reibbeiwert zwischen den Einlegeteilen 9D und 10D und der Querblattfeder 1 durch eine geeignete Materialauswahl und eine entsprechende Oberflächenbeschaffenheit der Schutzschicht erhöhbar.
Die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 sind über wulstartige Endbereiche 9A1 , 9A2 bzw. 10A1 , 10A2 der Lagenelemente 9A bzw. 10A formschlüssig mit den Lageraußenschalen 6 bzw. 7 verbunden, womit die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 während einer Montage der Lagervorrichtung 4 in y-Richtung gegenüber der Lagerschale 6 bzw. der Lagerschale 7 positioniert sind. Zusätzlich erfolgt eine Positionierung der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 in x-Richtung bzw. in Fahrzeuglängsrichtung während der Montage über Zentrierbereiche 6A, 7 A der Lageraußenschalen 6 und 7, die in montiertem Zustand der Lagervorrichtung 4 in die wulstartigen Endbereiche 9A1 , 9A2 bzw. 10A1 , 10A2 der Lagerelemente 9A bzw. 10A formschlüssig eingreifen.
Die beiden Lageraußenschalen 6 und 7 werden während der Montage auf die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 aufgesteckt und durch Einkerbungen der wulstartigen Endbereiche 9A1 , 9A2 bzw. 10A1 , 10A2, in die die Vorsprünge 6A, 7A der Lageraußenschalen 6 und 7 eingreifen, in den Lageraußenschalen 6 und 7 positioniert.
Die Integration der Blechlagen bzw. Lagenelemente 9B und 9C bzw. 10B, 10C in die gummielastischen Lagenelemente 9A und 10C ist zum Einstellen der geforderten Lagersteifigkeiten vorgesehen. Zusätzlich sind im Bereich der Lagenelemente 9A und 10A Hohlräume bzw. Aussparungen 9A3, 9A4 bzw. 10A3, 10A4 vorgesehen, um die Lagersteifigkeit der Lagervorrichtung 4 an die vorliegenden Anforderungen anzupassen. Die Einlegeteile 9D und 10D sind jeweils in den Lagenelementen 9C bzw. 10C zugewandten Bereichen mit Ausnehmungen 9D1 bzw. 10D1 ausgebildet.
Des Weiteren sind die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 in den Auflageflächen 1 1 A und 1 1 B der Querblattfeder 1 zugewandten Anlageflächen 9E und 10E jeweils mit wenigstens einer Aufnahmeeinrichtung 9F bzw. 10F ausgeführt, in die jeweils ein Bereich 1 C bzw. 1 D der Querblattfeder 1 in montiertem Zustand der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 formschlüssig eingreift. Zusätzlich weist die Querblattfeder 1 in Fahrzeughochrichtung bzw. in z-Richtung im Bereich der Auflageflächen 1 1 A und 1 1 B jeweils für die Einlegeeinrichtungen 9 bzw. 10 Ausnehmungen 1 1 C, 1 1 D auf, in die die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 über die entsprechend ausgeformten Einlegeteile 9D und 10D formschlüssig eingreifen, um im Betrieb eines Fahrzeuges eine Relativbewegung der Querblattfeder 1 in Fahrzeugquerrichtung bzw. in y-Richtung gegenüber dem Fahr- zeugaufbau neben der kraftschlüssigen Verbindung mit der Lagervorrichtung 1 auch über einen zusätzlichen Formschluss zwischen der Querblattfeder 1 und der Lagervorrichtung 4 auf konstruktiv einfache Art und Weise zu vermeiden.
Die Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D bzw. die Konturen der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D sind derart ausgeführt, dass im Anlagebereich der Lagervorrichtung 4 an der Querblattfeder 1 im Betrieb eine möglichst gleichmäßige Spannungsverteilung vorliegt, die die Lebensdauer der Querblattfeder 1 günstig beeinflusst. Die Kontur der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D entspricht jeweils im Wesentlichen einer speziellen kosinusförmigen Vertiefung in y-Richtung, womit eine möglichst gleichmäßige Spannungsverteilung im Lagerbereich der Querblattfeder 1 erreicht wird. Die Lageraußenschalen 6 und 7 sind jeweils mit Anlageflächen 12 zum Fahrzeugaufbau bzw. zu dem mit dem Fahrzeugaufbau wirkverbundenen Hilfsrahmen ausgebildet, um einen möglichst direkten Kraft- fluss zwischen der Lagervorrichtung 4 und dem Fahrzeugaufbau zu gewährleisten. Abweichend hiervon besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Lagerschalen 6 und 7 zumindest bereichsweise unterschiedlich ausgebildet sind, um die Lagervorrichtung 4 an vorhandene Bauräume anzupassen oder sogenannte Poka-Yoke-Anforderungen umzusetzen, die eine Falschmontage der Lagervorrichtung 4 wirkungsvoll verhindern.
Zusätzlich wird über den Formschluss zwischen der Querblattfeder 1 und der Lagervorrichtung 4 auch die Position der Lagervorrichtung 4 an der Querblattfeder 1 definiert, die für die Gesamtfunktion des Systems wesentlich ist.
Die Querblattfeder 1 ist vorliegend mit einem variablen Querschnitt ausgebildet. Um den Faseranteil im Querschnitt der Querblattfeder 1 möglichst konstant zu halten besteht die Möglichkeit, dass die Querblattfeder 1 im Montagebereich der Lagervorrichtungen 4 und 5 in Fahrzeuglängsrichtung jeweils mit einer im Vergleich zum übrigen Querschnitt leichten Verbreiterung ausgeführt ist. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, dass die Querblattfeder 1 über die gesamte Länge mit einem konstanten Querschnitt ausgeführt ist. Die Querblattfeder 1 ist im Bereich ihrer Oberfläche 1 1 zumindest im Anlagebereich mit den Lagervorrichtungen 4 und 5 mit einer speziellen Oberflä- chenbeschichtung und/oder Oberflächenbehandlung ausgeführt, um die Härte der Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 gegenüber der übrigen Oberfläche 1 1 zu erhöhen und/oder im Bereich des Formschlusses zwischen der Querblattfeder 1 und der Lagervorrichtungen 4 und 5 den Reibbeiwert zur Erhöhung der Verbindungskräfte anzuheben. Zusätzlich besteht über eine spezielle Oberflä- chenbeschichtung und/oder Oberflächenbehandlung der Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 die Möglichkeit, dass ein Fertigungsprozess für die Herstellung der Bereiche 1 C und 1 D der Querblattfeder 1 , beispielsweise der Entformungs- vorgang der Querblattfeder 1 aus dem Werkzeug, erleichtert bzw. vereinfacht wird.
Als Oberflächenbeschichtung sind beispielsweise eine Klebeschicht, eine Lackschicht, ein Kunststoffmaterial sowie eine mit Nanopartikeln ausgeführte Kunststoffschicht denkbar. Während einer Oberflächenbehandlung wird die Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 beispielsweise mit einer die Adhäsionseigenschaft der Oberfläche erhöhenden Flüssigkeiten vorbehandelt und anschließend werden die Härte oder den Reibbeiwert erhöhende Partikel auf die Oberfläche der Querblattfeder im genannten Bereich beispielsweise durch Aufdampfen aufgebracht.
Die Lagervorrichtung 4 wird durch die vier Schraubenelemente 8A bis 8D vorgespannt, wobei durch die form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen der Lagervorrichtung 4 und der Querblattfeder 1 jeweils hohe Lagersteifigkeiten in z-Richtung und y-Richtung bei gleichzeitig geringer Torsionssteifigkeit um die Fahrzeuglängsachse zur Verfügung stellbar sind. Während der Montage der Lagervorrichtung 4 werden die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 auf der Ober- und Unterseite der Querblattfeder 1 aufgebracht und durch die in die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 eingreifenden Bereiche 1 C und 1 D der Querblattfeder 1 in Fahrzeugquerrichtung bzw. in y-Richtung auf der Querblattfeder 1 zentriert, wodurch eine genaue Fixierung der Lagervorrichtung 4 auf der Querblattfeder 1 gewährleistet ist.
Der Drehpunkt der beiden Einlegeeinrichtungen 9 und 10 liegt in montiertem Zustand der Lagervorrichtungen 4 und 5 im Wesentlichen auf der neutralen Faser der Querblattfeder 1 , womit Verformungen im Bereich der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 vorteilhafterweise im Wesentlichen gleich groß sind. Die in Fahrzeugquerrichtung bevorzugt kosinusförmigen Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D der Querblattfeder 1 sind zur formschlüssigen Verbindung der Lagervorrichtung 4 mit der Querblattfeder 1 vorgesehen, wobei die kosinusförmige Ausgestaltung bzw. der kosinusförmige Übergang zwischen der Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 außerhalb der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D und der Auflageflächen 1 1 A und 1 1 B im Bereich der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D einen möglichst sanften Übergang im Verlauf der einzelnen Fasern der vorliegend aus Verbundmaterial hergestellten Querblattfeder 1 gewährleistet. Der sanfte Übergang im Faserverlauf der Querblattfeder 1 verhindert auf einfache Art und Weise eine Beeinträchtigung der Lebensdauer der Querblattfeder 1.
Die Lageraußenschalen 6 und 7 sind bei dem in Fig. 2 bis Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Lagervorrichtung 4 als Eisengussbauteile ausgeführt, die in montiertem Zustand zwei Trennebenen aufweisen.
Eine hierzu alternative Ausführungsform der Lageraußenschalen 6 und 7 zeigt Fig. 6, welche im Querschnitt eine im Wesentlichen U-förmige Ausgestaltung aufweist. Die Lageraußenschale 6 bzw. 7 gemäß Fig. 6 ist ebenfalls als Eisengussbauteil ausgeführt und grenzt im Bereich einer Trennebene an die jeweils andere Lageraußenschale 7 bzw. 6 an. Die obere und untere Seite der Lageraußenschalen 6 und 7 sind somit jeweils während eines Arbeitsganges bearbeitbar.
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht auch die Möglichkeit, dass die Lageraußenschalen aus Stahl, Aluminium oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sind. Zudem können die Lageraußenschalen auch als Kaltfließpressteil ausgeführt sein.
Fig. 7 zeigt eine Fig. 2 entsprechende Darstellung der Querblattfeder 1 , welche über eine zweite Ausführungsform der Lagervorrichtungen 4 und 5 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Die Lagervorrichtungen 4 und 5 sind grundsätzlich gleich aufgebaut, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung wiederum im Wesentlichen lediglich auf die Lagervorrichtung 4 Bezug genommen wird.
Die Lageraußenschalen 6 und 7 sind als Blechschalen ausgebildet, die mit dem Hilfsrahmen oder direkt mit dem Fahrzeugaufbau verbindbar sind. Abweichend hierzu können die Lageraußenschalen auch als Gussteile oder als Kaltmassivumformteile ausgeführt sein.
Zur Reduktion der Herstellkosten sind die Lageraußenschalen 6 und 7 symmetrisch gestaltet. In vorbeschriebener Art und Weise umfassen die Lageraußenschalen 6 und 7 die Einlegeeinrichtungen 9 und 10, die jeweils mehrteilig aufgebaut sind und ein zumindest bereichsweise elastisch ausgeführtes Element umfassen, was in den Schnittdarstellungen 8 bis 10 bzw. 1 1 und 12 jeweils näher gezeigt ist.
Bei dem in Fig. 8 bis Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel der Querblattfeder 1 weist diese in den Anlagebereichen der Lagervorrichtung 4 an der Querblattfeder 1 jeweils Erhöhungen 16, 17 auf, auf die die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 mit den Lagenelementen 9A bis 9C bzw. 10A bis 10C aufgelegt sind. Die Erhöhungen 16 und 17 übernehmen im Wesentlichen die Funktionalität der Einlegeteile 9D bzw. 10D der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 gemäß Fig. 2 bis Fig. 5.
Um die Lagervorrichtung 4 mit der gewünschten Lagersteifigkeit zur Verfügung stellen zu können, sind die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 abweichend von der in Fig. 8 bis Fig. 10 dargestellten Ausführungsform mit zusätzlichen die Steifigkeit erhöhenden und als Einlegebleche ausgebildeten Lagenelementen oder im Bereich des Lageelementes 9A bzw. 1 OA mit Ausnehmungen ausführbar.
Die Lagenelemente 9C bzw. 1 OC der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 sind bei dem in Fig. 8 bis Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen den gummielastischen Lagenelementen 9A bzw. 1 OA und der Querblattfeder 1 angeordnet und sind in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles aus Metall, Kunststoffen, verstärkten Kunststoffen oder faserverstärkten Kunststoffen herstellbar. Die Lagenelemente 9C und 10C sind vorliegend durch Vulkanisation jeweils mit den gummielastischen Lagenelementen 9A und 10A verbunden, wobei in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch eines der Lagenelemente 9B, 9C bzw. 10B, 10C entfallen kann.
Das direkt auf der Querblattfeder 1 angeordnete Lagenelement ist derart auszuführen, dass die Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 im Betrieb nicht durch das Lagenelement beschädigt wird. Aus diesem Grund sind die Lagenelemente 9B, 9C und 10B, 10C in ihren Endbereichen 9B1 , 9B2, 9C1 , 9C2, 10B1 , 10B2, 10C1 , 10C2 mit abgerundeten und in Bezug auf die Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 nach außen gebogenen Enden ausgebildet, wobei die gekrümmten bzw. aufgebogenen Enden 9B1 , 9B2 und 10B1 , 10B2 der Lagenelemente 9B und 10B eine Zentrier- bzw. Positionierfunktion der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 gegenüber den Lageraußenschalen 6 und 7 zur Verfügung stellen und ein Verrutschen der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 gegenüber den Lageraußenschalen 6 und 7 während extremer Lagerbelastungen unterbinden bzw. verhindern.
In Fig. 9 ist eine Seitenansicht der Querblattfeder 1 und der Lagervorrichtung 4 ohne die Lageraußenschalen 6 und 7 gezeigt. Aus der Darstellung gemäß Fig. 9 geht hervor, dass die gummielastischen Lagenelemente 9A und 10A jeweils mit seitlich angeordneten elastischen Anschlagbereichen 18, 19 ausgebildet sind, die in montiertem Zustand der Lagervorrichtung 4 zwischen den sich in Fahrzeughochrichtung z erstreckenden Seitenflächen der Querblattfeder 1 und den Lageraußenschalen 6 und 7 angeordnet sind. Über die Anschlagbereiche 18 und 19 sind die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 in Fahrzeuglängsrichtung x an der Querblattfeder 1 positioniert und bieten eine weiche Abstützung der Querblattfeder 1 in x-Richtung bzw. in Fahrzeuglängsrichtung an den Lageraußenschalen 6 und 7.
Die Anschlagbereiche 18 und 19 sind in der der Querblattfeder 1 zugewandten Anlagebereichen und/oder in den den Lageraußenschalen zugewandten Anlagebereichen mit wenigstens annähernd in Fahrzeuglängsrichtung orientierten Vorsprüngen und/oder Ausnehmungen ausführbar, um unterschiedliche Lagersteifigkeiten der Lagervorrichtung 4 über der Lagerverschiebung darstellen zu können. Zudem sind die Anschlagbereiche der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 in Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung vorne und hinten unterschiedlich ausführbar, um entsprechend unterschiedliche Lagercharakteristiken zur Verfügung stellen zu können.
In Fig. 10 sind die in Fahrzeuglängsrichtung beidseitig der Querblattfeder 1 vorgesehenen Anschlagbereiche 18A, 18B und 19A, 19B der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 dargestellt. Die Lageraußenschalen 6 und 7 sind im Bereich von Bohrungen 20, 21 über die in Fig. 10 nicht näher dargestellte Schraubeneinrichtung 8 wenigstens über zwei Schraubenelemente miteinander verbunden und auch fahrzeugaufbauseitig bzw. am Hilfsrahmen befestigbar.
Fig. 1 1 und Fig. 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Querblattfeder 1 und der Lagervorrichtung 4 bzw. 5, bei welcher die Querblattfeder 1 im Anlagebereich der Lagervorrichtung 4 ohne die Erhöhungen 16 und 17 der Querblattfeder 1 gemäß Fig. 8 bis Fig. 10 ausgebildet ist und die Einlegeeinrichtungen 9 und 10 wiederum mit Einlegeteilen 9D und 10D ausgeführt sind. Die Einlegeteile 9D und 10D übertragen die Kraft von der Querblattfeder 1 auf die mehrteilig aufgebauten und bereichsweise gummielastisch ausgebildeten Einlegeeinrichtungen 9 und 10, die die wirkenden Kräfte wiederum in die Lageraußenschalen 6 und 7 einleiten.
Die Einlegeteile 9D und 1 OD sind bei der Lagervorrichtung 4 gemäß Fig. 1 1 und Fig. 12 jeweils zwischen der Oberfläche 1 1 der Querblattfeder und den Lagenelementen 9C bzw. 10C angeordnet. Der weitere Aufbau der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 gemäß Fig. 8 bis Fig. 10.
Die Einlegeteile 9D und 10D der Einlegeeinrichtungen 9 und 10 können in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles beispielsweise durch Vulkanisation mit dem gummielastischen Lagenelement 9A bzw. 10A verbunden sein, um eine Montage der Lagervorrichtung 4 zu vereinfachen und gegebenenfalls die Einlegeteile 9D und 10D mit gummielastischen Schutzschichten zu versehen, die auf einfache Art und Weise im Betrieb eines Fahrzeuges Beschädigungen der Oberfläche 11 der Querblattfeder 1 verhindern bzw. reduzieren.
Fig. 13 bis Fig. 21 zeigen verschiedene Ausführungsformen der den Formschluss zwischen der Querblattfeder 1 und der Lagervorrichtung 4 herstellenden Bereiche der Querblattfeder 1. Die in Fig. 13 bis Fig. 21 dargestellten Ausführungsformen unterscheiden sich jeweils lediglich in Teilbereichen, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung jeweils lediglich auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsformen eingegangen wird und bezüglich der weiteren Funktionalität der Ausnehmungen auf die Beschreibung zu Fig. 13 verwiesen wird.
Bei der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform ist die Querblattfeder 1 in Fahrzeughochrichtung bzw. in z-Richtung verstärkt komprimiert und mit der gleichen Breite wie im übrigen Querschnittbereich der Querblattfeder 1 ausgebildet. Dadurch liegt im komprimierten Bereich bzw. im Bereich der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D der Querblattfeder 1 ein erhöhter Faseranteil vor. Auf- grund der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D sind im Bereich der Lagervorrichtung 4 wirkende erhöhte Querkräfte sicher von der Querblattfeder 1 in die Lagervorrichtung 4 einleitbar. Der Übergang zwischen den Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D und der angrenzenden Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 ist vorliegend über eine Kosinuskontur mit tangentialen Ein- und Ausläufen derart span- nungsoptimiert ausgelegt, dass im Bereich der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D im Betrieb lediglich geringe Spannungsüberhöhungen auftreten.
Die Bereiche 1 C und 1 D der Querblattfeder 1 übernehmen im Wesentlichen lediglich die Aufgabe der Zentrierung der Lagervorrichtung 4 in Längsund Querrichtung auf der Querblattfeder 1 , während die Bereiche 1 C und 1 D an der Kraftweiterleitung zwischen der Lagervorrichtung 4 und der Querblattfeder 1 nur in geringem Umfang oder überhaupt nicht beteiligt sind. Die Formen der Bereiche 1 C und 1 D sind jeweils mit sanften Übergängen zu den Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D ausgeführt, wobei sich in den Bereichen 1 C und 1 D im Wesentlichen Harz während der Herstellung der Querblattfeder 1 ansammelt. Aufgrund dieser Vorgehensweise wird eine abrupte Faserumlenkung im Querschnitt der Querblattfeder 1 vermieden.
Bei der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform der Querblattfeder 1 sind die Bereiche 1 C und 1 D mit weniger sanften Übergängen zu den Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D ausgeführt und weisen im Wesentlichen eine wenigstens annähernd halbzylindrische Außenform auf. Die halbzylindrische Außenform bietet im Vergleich zu der in Fig. 13 dargestellten Form der Bereiche 1 C und 1 D eine vereinfachte Herstellbarkeit des Werkzeuges, welches zur Fertigung der Querblattfeder 1 verwendet wird. Die Bereiche 1 C und 1 D des in Fig. 14 dargestellten Ausführungsbeispieles der Querblattfeder 1 übernehmen im Wesentlichen wiederum lediglich die Zentrierung der Lagervorrichtung 4 in Längs- und Querrichtung an der Querblattfeder 1 und sind an der Kraftübertragung zwischen der Lagervorrichtung 4 und der Querblattfeder 1 nur geringfügig bzw. überhaupt nicht beteiligt. Die Formen der Bereiche 1 C und 1 D sind wiederum derart, dass die Fasern der Querblattfeder 1 keine wesentliche Umlenkung aufweisen und dass eine Festigkeit der Querblattfeder 1 der Festigkeit von Querblattfedern, welche ohne die Bereiche 1 C und 1 D ausgeführt sind, entspricht.
Bei dem in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel der Bereiche 1 C und 1 D sind diese mit zwei im Bereich der Außenseiten der Querblattfeder angeordneten wenigstens annähernd kegelstumpfartig ausgeführten Nasen ausgestaltet, über die die Zentrierung der Lagervorrichtung 4 auf der Querblattfeder 1 realisiert ist. Die Bereiche 1 C und 1 D sind wiederum im Wesentlichen Harzansammlungen, um abrupte Umlenkungen der Fasern im Bereich der Ausnehmungen bzw. der Bereiche 1 C und 1 D zu vermeiden.
Die Bereiche 1 C und 1 D sind bei dem weiteren Ausführungsbeispiel der Querblattfeder 1 gemäß Fig. 16 als im Bereich der Außenseiten der Querblattfeder 1 angeordnete Nasen 1 C1 bis 1 C4 ausgebildet, wobei die Übergänge zwischen den Ausnehmungen 11 C, 11 D und den Nasen 1 C1 bis 1 C4 wiederum spannungsoptimiert gestaltet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der Querblattfeder 1 gemäß Fig. 17 sind die Bereiche 1 C und 1 D mit im mittleren Bereich der Querblattfeder 1 angeordneten Nasen 1 C1 und 1 C2 abgebildet.
Die in Fig. 18 dargestellte weitere Ausführungsform der Querblattfeder 1 ist im Bereich der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D der Querblattfeder 1 mit sich in komprimiertem Zustand der Querblattfeder 1 in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden und alternierend angeordneten Rippen 100A bis 100E und Rillen 200A bis 200D ausgestaltet, welchen die Funktion der Bereiche 1 C und 1 D zugrunde liegt. Die Anzahl der Rippen 100A bis 100E wird abhängig von der Breite der Querblattfeder 1 und der Tiefe der Rillen 200A bis 200D ausgewählt, wobei die seitlichen Rippen 100A und 100E bedarfsweise auch weggelassen werden können. Im Bereich der Rillen 200A bis 200D wird der Faseranteil der Querblattfeder komprimiert bzw. teilweise auf die Rippen 100A bis 100E umverlagert, wobei die Übergänge zwischen den Rippen 100A bis 100E und den Rillen 200A bis 200D sowie zwischen der verbleibenden Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 spannungsoptimiert ausgelegt sind, um nur geringe Spannungsüberhöhungen in den Übergängen zu erzeugen. Die Tiefe der Rillen 200A und 200D variiert in Fahrzeugquerrichtung sowie in Fahrzeuglängsrichtung und weist in einem mittleren Bereich im Wesentlichen jeweils sein Maximum und in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Randbereichen jeweils sein Minimum auf.
Die in Fig. 19 dargestellte Ausführungsform der Querblattfeder 1 ist mit Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D ausgebildet, die jeweils eine rotierte Kosinuskontur aufweisen und jeweils in die Oberfläche 11 der Querblattfeder 1 eingeprägt sind. Die Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D sind in montiertem Zustand der Querblattfeder 1 in Fahrzeuglängsrichtung x jeweils von zwischen einer Oberseite
1 1 1 und einer Unterseite 1 12 und Seitenflächen 1 13, 1 14 der Querblattfeder 1 gebildeten Randbereichen 1 15 und 1 16 der Oberseite 1 1 1 und der Unterseite
1 12 begrenzt, in deren Bereich die Dicke der Querblattfeder 1 vorzugsweise im Wesentlichen der Dicke außerhalb der Ausnehmungen 11 C und 11 D entspricht. Durch diese Kontur entsteht wiederum nur eine geringe Spannungsüberhöhung im Übergang zwischen der Lagerstelle der Querblattfeder 1 und der restlichen die Lagerstelle umgebenden Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1. Die Breite der Querblattfeder 1 bleibt im Wesentlichen gleich, wodurch im Bereich der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D im Querblattfederquerschnitt jeweils ein erhöhter Faseranteil vorliegt.
Durch diese jeweils eine Einbuchtung darstellenden Ausnehmungen 1 1 C und 11 D können erhöhte Quer- und Längskräfte von der Lagervorrichtung 4 gut in die Querblattfeder 1 eingeleitet werden. Über die Ausnehmungen 11 C und 1 1 D werden die Einlegeeinrichtungen 9, 10 während der Montage der Lagervorrichtung 4 sowohl in Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung auf der Querblattfeder 1 zentriert.
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles sind für die Gestaltung der Ausnehmungen der Querblattfeder auch andere geeignete rotationssymmetrische Formen, wie beispielsweise ein Kegelstumpf, eine Halbkugel oder dergleichen, mit jeweils abgerundeten Übergängen zur restlichen Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 vorsehbar.
Bei der Ausführungsform der Querblattfeder 1 gemäß Fig. 20 sind die Ausnehmungen 11 C und 1 1 D der Querblattfeder 1 mit einer abgerundeten Rechteckform, die eine kissenähnliche Form aufweist, in die Querblattfeder eingeprägt. Die Kontur kann beispielsweise durch zwei rechtwinklig überlagerte Kosinuskonturen hergestellt werden, die lediglich eine geringe Spannungsüberhöhung im Bereich zwischen der Lagerstelle der Lagervorrichtung 4 einer Querblattfeder 1 und der restlichen Oberfläche 1 1 der Querblattfeder 1 gewährleistet. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Querblattfeder auch im Bereich der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D mit der gleichen Breite wie im übrigen Verlauf der Querblattfeder 1 auszuführen, wodurch im Bereich der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D im Querblattfederquerschnitt ein erhöhter Fasernteil vorliegt. Die Ausnehmungen 11 C und 11 D sind in montiertem Zustand der Querblattfeder 1 in Fahrzeuglängsrichtung x jeweils von zwischen einer Oberseite 1 1 1 und einer Unterseite 1 12 und Seitenflächen 1 13, 1 14 der Querblattfeder 1 gebildeten Randbereichen 1 15 und 1 16 der Oberseite 1 1 1 und der Unterseite 1 12 begrenzt, in deren Bereich die Dicke der Querblattfeder 1 vorzugsweise im Wesentlichen der Dicke außerhalb der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D entspricht.
Die in Fig. 21 dargestellte Ausführungsform der Querblattfeder 1 weist jeweils im Bereich der Ausnehmungen 11 C und 11 D einen sich über die gesamte Breite der Querblattfeder 1 erstreckenden Bereich 1 C bzw. 1 D auf, wobei die Querblattfeder 1 in Fahrzeughochrichtung bzw. in z-Richtung während der Herstellung verstärkt komprimiert wird. Dies führt wiederum zu einem erhöhten Faseranteil im Anlagebereich der Lagervorrichtung 4. Den Bereichen 1 C und 1 D liegt wiederum im Wesentlichen die Funktionalität der Zentrierung der Lagervorrichtung 4 in Längsrichtung auf der Querblattfeder 1 zugrunde. Werden die Bereiche 1 C und 1 D ausgehend von einem mittleren Bereich der Querblattfeder 1 mit in Fahrzeuglängsrichtung jeweils in Richtung der Außenseiten der Querblattfeder 1 leicht ansteigend ausgeführt, ist auch eine Zentrierung der Lagervorrichtung 4 in Querrichtung auf der Querblattfeder 1 möglich.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D der in Fig. 13 bis Fig. 18 sowie Fig. 21 gezeigten Ausführungen in montiertem Zustand der Querblattfeder 1 in Fahrzeuglängsrichtung x jeweils von zwischen einer Oberseite 1 1 1 und einer Unterseite 1 12 und Seitenflächen 1 13, 1 14 der Querblattfeder 1 gebildeten Randbereichen 1 15 und 1 16 der Oberseite 111 und der Unterseite 112 zu begrenzen, in deren Bereich die Dicke der Querblattfeder 1 vorzugsweise im Wesentlichen der Dicke außerhalb der Ausnehmungen 1 1 C und 1 1 D entspricht.
Generell bietet der vorbeschriebene erfindungsgemäße Gegenstand bzw. bieten die verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes die Möglichkeit, im Betrieb eines Fahrzeuges im Bereich einer Querblattfeder angreifende Kräfte und Momente ohne Durchbohrung der Querblattfeder in gewünschtem Umfang im Bereich eines Fahrzeugaufbaus abzustützen. Zudem ist diese Anforderung auch ohne die Einführung eines Fremdteiles in die Querblattfeder gewährleistet. Das bedeutet, dass Kräfte und Momente von Zentrallagern auf eine Querblattfeder wieder übertragbar sind, ohne dass die Dauerhaltbarkeit einer Querblattfeder durch Löcher zum Verschrauben oder Vernieten bzw. andere starke Umlenkungen der Fasern negativ beein- flusst wird.
Die erfindungsgemäßen Lagervorrichtungen sind mit der jeweils erforderlichen hohen Steifigkeit ausgeführt und die Oberfläche einer Querblattfeder wird durch die entsprechend ausgeführten Lagervorrichtungen im Betrieb nicht verletzt. Darüber hinaus treten im Bereich der Oberfläche einer Querblattfeder möglichst geringe Spannungen auf, womit die Querblattfeder durch die Lagervorrichtung auch bei wechselnder Belastung nicht beschädigt wird. Relativbewegungen im Bereich zwischen der Oberfläche der Querblattfeder und der Lagervorrichtungen bzw. der Zentrallager werden auf konstruktiv einfache und bauraumgünstige Art und Weise vermieden. Die erfindungsgemäße Lagergestaltung bietet zudem auf konstruktiv einfache Art und Weise die Möglichkeit, dass die Torsionsachse in Fahrzeuglängsrichtung bzw. in x-Richtung sich mit der neutralen Faser der Querblattfeder schneidet und parallel zu einer x-y- Ebene liegt. Eine exakte Positionierung der Lagervorrichtung auf der Querblattfeder sowohl in x- und y-Richtung ist ebenfalls gewährleistet, womit eine Funktionalität einer Querblattfeder mit hoher Präzision zur Verfügung stellbar ist.
Bedarfsweise bietet die erfindungsgemäße Lagervorrichtung auch die Möglichkeit, die Querblattfeder direkt am Fahrzeugaufbau bzw. ohne Isolation eines Hilfsrahmens gegenüber dem Fahrzeugaufbau am Hilfsrahmen zu befestigen.
Die erfindungsgemäße Lagervorrichtung ist auch ohne aufwändige konstruktive Maßnahmen in unterschiedliche Radaufhängungskonfigurationen, die mit einer Querblattfeder und ähnlichen Faserverbundbauteilen ausgebildet sind, integrierbar.
Die in Bezug auf die Fahrzeughochachse z obere und die untere Hälfte der Lagervorrichtung 4 können in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles sowohl symmetrisch wie auch mit einer geringen Unsymmetrie ausgeführt werden, wobei Lagerunsymmetrien der Lagervorrichtung 4 gezielt zur Abstimmung der Lagersteifigkeit in den unterschiedlichen Richtungen nutzbar sind. Bezuαszeichen
Querblattfeder
A, 1 B Endbereich
C, 1 D Bereich
C1 bis 1 C4 Nase
, 3 äußeres Lager
, 5 Lagervorrichtung
Lageraußenschale
A Vorsprung
Lageraußenschale
A Vorsprung
SchraubeneinrichtungA bis 8D Schraubenelement
Einlegeeinrichtung
A Lagenelement
A1 , 9A2 wulstartiger Endbereich A3, 9 A4 Hohlraum
B Lagenelement
B1. 9B2 Endbereich
C Lagenelement
C1. 9C2 Endbereich
D Einlegeteil
D1 Ausnehmung
E Anlagefläche
F Aufnahmeeinrichtung0 Einlegeeinrichtung
OA Lagenelement
0A1 , 10A2 wulstartiger Endbereich0 A3, 10 A4 Hohlraum 10B Lagenelement
10B1, 10B2 Endbereich
10C Lagenelement
10C1, 10C2 Endbereich
10D Einlegeteil
10D1 Ausnehmung
10E Anlagefläche
10F Aufnahmeeinrichtung
11 Oberfläche der Querblattfeder
11A, 11B Auflagefläche
11 C, 11D Ausnehmung der Querblattfeder
12 Anlagefläche der Lagerschale
13 Steg
14 neutrale Faser
16, 17 Erhöhung
18,19 Anschlagbereich
18Abis19B Anschlag
20,21 Bohrung
100A bis 100E Rippe
111 Oberseite der Querblattfeder
112 Unterseite der Querblattfeder
113, 114 Seitenfläche der Querblattfeder
115, 116 Randbereich der Querblattfeder
200A bis 200D Rille
E3bisE10 Schnittebene
TE1.TE2 Trennebene
X Fahrzeuglängsrichtung y Fahrzeugquerrichtung
Z Fahrzeughochrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Lagervorrichtung (4, 5) einer im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbaren Querblattfeder (1 ) mit zwei miteinander verbindbaren Lageraußenschalen (6, 7) und mit von den Lageraußenschalen (6, 7) zumindest bereichsweise umgriffenen Einlegeeinrichtungen (9, 10), die jeweils wenigstens zwei Lagenelemente (9A bis 9C, 10A bis 10C) mit unterschiedlicher Steifigkeit aufweisen, wobei die Einlegeeinrichtungen (9, 10) in montiertem Zustand jeweils zwischen den Lageraußenschalen (6, 7) und der Querblattfeder (1 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeeinrichtungen (9, 10) über eine die Lageraußenschalen (6, 7) miteinander und mit einem Fahrzeugaufbau eines Fahrzeuges verbindende Schraubeneinrichtung (8) zumindest kraftschlüssig mit den Lageraußenschalen (6, 7) und der Querblattfeder (1) verbindbar sind.
2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraußenschalen (6, 7) jeweils wenigstens annähernd L-förmig ausgebildet sind und im Bereich von zwei Trennebenen (TE1 , TE2) aneinander angrenzen.
3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraußenschalen (6) jeweils wenigstens annähernd U-förmig ausgeführt sind und im Bereich einer Trennebene (TE1 ) aneinander angrenzen.
4. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraußenschalen (6, 7) im Bereich von die Querblattfeder (1 ) in montiertem Zustand in Fahrzeughochrichtung seitlich übergreifenden Bereichen jeweils mit einem Steg (13) ausgebildet sind, mittels welchen eine Bewegung der Einlegeeinrichtungen (9, 10) in Fahrzeuglängsrichtung begrenzbar ist.
5. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der höheren Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente (9B, 9C, 1 OB, 10C) zwischen in axialer Richtung der Querblattfeder (1 ) orientieren Endbereichen (9B1 , 9B2, 9C1 , 9C2, 10B1 , 10B2, 10C1 , 10C2), halbscha- lenförmig und konvex ausgebildet sind und die Endbereiche (9B1 , 9B2, 9C1 , 9C3, 10B1 , 10B2, 10C1 , 10C2) der Lagenelemente (9B, 9C, 10B, 10C) von der Oberfläche (1 1 ) der Querblattfeder (1 ) weggerichtet sind.
6. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der niedrigeren Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente (9A, 10A) die Lageraußenschalen (6, 7) mit in montiertem Zustand in Fahrzeugquerrichtung weisenden vorzugsweise wulstartigen Endbereichen (9A1 , 9A2, 10A1 , 10A2) übergreifen, wobei die Lageraußenschalen (6, 7) jeweils vorzugsweise mit Vorsprüngen (6A, 7A) in die wulstartigen Endbereiche (9A1 , 9A2, 10A1 , 10A2) der Lagenelemente (6, 7) eingreifen.
7. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lagenelementen (9A bis 9C, 1 OA bis 10C) und der Querblattfeder (1 ) jeweils ein vorzugsweise wenigstens annähernd halbzylindrisch ausgeführtes Einlegeteil (9D bis 10D) angeordnet ist, die zumindest mit höherer Steifigkeit ausgebildet sind als die mit geringerer Steifigkeit ausgeführten Lagenelemente (9A, 10A).
8. Lagervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlegeteile (9D, 10D) zumindest in montiertem Zustand der Querblattfeder (1 ) zugewandten Anlagenbereichen mit einer gummielastischen Schutzschicht ausgebildet sind.
9. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die mit niedrigerer Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente (9A, 10A) Aussparungen (9A3, 9A4, 10A3, 10A4) aufweisen.
10. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit höherer Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente (9B, 9C, 1 OB, 10C) wenigstens in den Endbereichen (9B1 , 9B2, 9C1 , 9C3,
10B1 , 10B2, 10C1 , 10C2) zumindest bereichsweise mit einer gummielastischen Schutzschicht ausgeführt sind.
11. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit niedrigerer Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente (9A, 10A) die Querblattfeder (1 ) mit Anschlagbereichen (18A, 19B) in montiertem Zustand in Fahrzeuglängsrichtung (X) und in Fahrzeughochrichtung (Z) jeweils zumindest bereichsweise übergreifen.
12. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbereiche (18A bis 19B) in der Querblattfeder (1 ) zugewandten Anlagebereichen und/oder in den den Lageraußenschalen (6, 7) zugewandten Anlagebereichen mit wenigstens annähernd in Fahrzeuglängsrichtung (X) orientierten Vorsprüngen und/oder Ausnehmungen ausgeführt sind.
13. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Einlegeeinrichtungen (9, 10) in einer Auflagefläche (11 A, 11 B) der Querblattfeder (1 ) zugewandten Anlagefläche (9E, 10E) jeweils mit wenigstens einer Aufnahmeeinrichtung (9F, 10F) ausgeführt ist, in die ein Bereich (1 C, 1 D) der Querblattfeder (1 ) in montiertem Zustand der Einlegeeinrichtungen (9, 10) eingreift.
14. Lagervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Querblattfeder (1 ) im Bereich der Auflagefläche (1 1 A, 11 B) für eine der Einlegeeinrichtungen (9, 10) mit einer Ausnehmung (1 1 C, 1 1 D) ausgebildet ist, in die die Einlegeeinrichtung (9, 10) eingreift.
15. Lagervorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Einlegeeinrichtung (9, 10) eingreifende Bereich (1 C, 1 D) der Querblattfeder (1 ) im Bereich der Ausnehmung (1 1 C, 1 1 D) der Querblattfeder (1 ) vorgesehen ist.
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