DE102019218062A1

DE102019218062A1 - Suspension device for suspending a chassis of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102019218062A1
Application number: DE102019218062.0A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wolf-Monheim; Paul Zandbergen; Alberto Girelli Consolaro; Ralf Hintzen; Francesco Italiano; Claudia Hartnack
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federungsvorrichtung (10; 36) zur Federung eines Fahrgestells (60) eines Kraftfahrzeugs. Die Federungsvorrichtung (10; 36) weist ein Blattfederelement (12; 38) und eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung zumindest eines Endes (14, 16; 40) des Blattfederelementes (12; 38) an einem Fahrgestell (60) des Kraftfahrzeugs auf. Erfindungsgemäß enthält die Federungsvorrichtung (10; 36) eine Federauflageplatte (26), die am Fahrwerk (62) des Kraftfahrzeugs befestigbar ist und in einem installierten Zustand eine dem Blattfederelement (12; 38) zugewandte ebene Kontaktfläche (28) aufweist. Dabei beinhaltet das Blattfederelement (12; 38) eine Aufliegefläche (22; 46), und die Kontaktfläche (28) und die Aufliegefläche (22; 46) befinden sich in zumindest einem Betriebszustand zur Einleitung einer mechanischen Last (34) zumindest teilweise in gegenseitiger Anlage.The invention relates to a suspension device (10; 36) for suspending a chassis (60) of a motor vehicle. The suspension device (10; 36) has a leaf spring element (12; 38) and a fastening device for fastening at least one end (14, 16; 40) of the leaf spring element (12; 38) to a chassis (60) of the motor vehicle. According to the invention, the suspension device (10; 36) contains a spring support plate (26) which can be fastened to the chassis (62) of the motor vehicle and, when installed, has a flat contact surface (28) facing the leaf spring element (12; 38). The leaf spring element (12; 38) contains a resting surface (22; 46), and the contact surface (28) and the resting surface (22; 46) are at least partially in mutual contact in at least one operating state for introducing a mechanical load (34) .

Description

Die Erfindung betrifft eine Federungsvorrichtung zur Federung eines Fahrgestells eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, aufweisend ein Blattfederelement und eine Befestigungsvorrichtung, die zur Befestigung zumindest eines Endes des Blattfederelementes an einem Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Hinterrad-Aufhängungssystem zur Federung eines rückwärtigen Teils eines Fahrgestells eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a suspension device for suspending a chassis of a motor vehicle according to the preamble of claim 1, having a leaf spring element and a fastening device which is provided for fastening at least one end of the leaf spring element to a chassis of a motor vehicle. The invention further relates to a rear wheel suspension system for the suspension of a rear part of a chassis of a motor vehicle according to the preamble of claim 10.

Federelemente mit federelastischen Eigenschaften werden in den verschiedensten Gebieten der Technik verwendet, beispielsweise zur Bereitstellung einer Rückstellkraft oder zur Abmilderung einer Wirkung von kurzzeitigen, heftigen Stößen auf ein Objekt.Spring elements with resilient properties are used in the most diverse fields of technology, for example to provide a restoring force or to mitigate the effect of brief, violent impacts on an object.

Zum Beispiel beschreibt die US 2018/0216687 A1 eine Stoßdämpfungshalterung, die dazu dient, kritische oder anfällige Systeme zu schützen, um die auf den montierten Gegenstand ausgeübte Beschleunigung zu verringern und gleichzeitig deren Verschiebung innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten. Die vorgeschlagene Stoßdämpfungshalterung ist insbesondere für die Verwendung auf Schiffen gedacht und dazu vorgesehen, entsprechend starken Stößen standzuhalten. Die Stoßdämpfungshalterung beinhaltet mindestens drei im Wesentlichen U-förmige Blattfederelemente, die beispielsweise aus Bandstahl hergestellt sein können, wobei jedes Blattfederelement mindestens zwei Blätter enthält, die so angeordnet sind, dass sie einen Raum dazwischen definieren. Jedes der im Wesentlichen U-förmigen Blattfederelemente weist ein oberes und ein unteres Ende auf. Das obere und das untere Ende stellen jeweilige Anschlussenden jedes Blattfederelements dar. Die jeweiligen Anschlussenden benachbarter Blattfederelemente sind miteinander verschachtelt. In einer Anordnung sind die jeweiligen mindestens drei im Wesentlichen U-förmigen Blattfederelemente in einer Anordnung angeordnet, die einen im Wesentlichen gleichen Winkelabstand zwischen benachbarten Federelementen aufweist.For example, describes the US 2018/0216687 A1 a shock absorbing mount, used to protect critical or vulnerable systems, to reduce the acceleration exerted on the mounted object while keeping its displacement within acceptable limits. The proposed shock absorption bracket is intended in particular for use on ships and is intended to withstand correspondingly strong impacts. The shock absorbing bracket includes at least three substantially U-shaped leaf spring members, which may be made, for example, from strip steel, each leaf spring member including at least two leaves arranged to define a space therebetween. Each of the substantially U-shaped leaf spring elements has an upper and a lower end. The upper and the lower end represent respective connection ends of each leaf spring element. The respective connection ends of adjacent leaf spring elements are nested with one another. In one arrangement, the respective at least three essentially U-shaped leaf spring elements are arranged in an arrangement which has an essentially equal angular spacing between adjacent spring elements.

Ferner schlägt die DE 196 28 716 A1 eine Betätigungsvorrichtung für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen, beispielsweise eine Sitzverstelleinrichtung, mit einem Betätigungselement vor, das über einen Mitnehmer mit mindestens einer Rückstellfeder in Wirkverbindung steht, die als Biege- oder Drehfeder ausgebildet sein kann. Die Kennlinie der Feder weist zumindest in einem Teilbereich eine negative Steigung auf, wobei diesem Kennlinienbereich eine Schaltposition der Betätigungsvorrichtung zugeordnet ist. Der Bedienungskomfort der Betätigungsvorrichtung kann dadurch wesentlich erhöht werden. Zum einen werden die zum Entriegeln der Verstelleinrichtung notwendigen Betätigungskräfte verringert, da die Rückstellkraft bzw. das Rückstellmoment der Feder über einen Teil des Federweges nicht zu- sondern sogar abnimmt. Darüber hinaus kann der Bereich des Federweges, in dem die Rückstellkraft bzw. das Rückstellmoment abnehmen, als Indikator dafür dienen, wann die der Entriegelung der Verstelleinrichtung entsprechende Schaltposition erreicht wurde. Somit wird das Auffinden der zur Durchführung der Verstellbewegung erforderlichen Schaltposition der Betätigungsvorrichtung erheblich erleichtert.Furthermore, the DE 196 28 716 A1 an actuating device for adjusting devices in motor vehicles, for example a seat adjusting device, with an actuating element which is in operative connection via a driver with at least one return spring, which can be designed as a bending or torsion spring. The characteristic curve of the spring has a negative slope at least in a partial area, a switching position of the actuating device being assigned to this characteristic curve area. The ease of use of the actuating device can thereby be increased significantly. On the one hand, the actuating forces necessary to unlock the adjusting device are reduced, since the restoring force or the restoring torque of the spring does not increase but even decreases over part of the spring travel. In addition, the area of the spring travel in which the restoring force or the restoring torque decrease can serve as an indicator of when the switching position corresponding to the unlocking of the adjusting device has been reached. In this way, finding the switching position of the actuating device required to carry out the adjustment movement is made considerably easier.

Damit die Betätigungsvorrichtung einen möglichst geringen Platz- und Gewichtsbedarf aufweist, kann die Feder vorzugsweise in einer Ebene (Verformungsebene) verformbar ausgebildet sein, wobei das Betätigungselement auf die Feder entlang einer dieser Ebene liegenden Bahnkurve einwirkt. Die Feder kann beispielsweise in einfacher Weise durch eine zweidimensionale Federschleife gebildet sein.So that the actuating device requires the least possible space and weight, the spring can preferably be designed to be deformable in one plane (deformation plane), the actuating element acting on the spring along a trajectory lying on this plane. The spring can for example be formed in a simple manner by a two-dimensional spring loop.

Im Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik ist es zudem bekannt, Radaufhängungen mit elastischen Federelementen zwischen einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs als gefedertem Objekt und Rädern des Fahrzeugs als ungefederten Objekten einzusetzen, um einen Fahrkomfort von Fahrzeuginsassen zu erhöhen, indem von Bodenunebenheiten verursachte Stöße nicht unmittelbar auf die Karosserie übertragen werden. Ferner kann ein für eine Kraftübertragung erforderlicher Bodenkontakt der Räder auch bei Bodenunebenheiten gewährleistet werden. Durch Bodenunebenheiten angeregte Schwingungen der Karosserie werden in bekannter Weise durch eine Verwendung von Stoßdämpfern gedämpft, die zwischen der Karosserie und Radachsen angeordnet sind. Die elastischen Federelemente können dabei beispielsweise von elastischen zylinder-, kegel- oder tonnenförmigen Schraubenfedern gebildet und integraler Bestandteil der Stoßdämpfer sein (FederDämpfer-Einheit, Federbein).In the field of automotive engineering, it is also known to use wheel suspensions with elastic spring elements between a body of a motor vehicle as a sprung object and wheels of the vehicle as unsprung objects in order to increase the comfort of vehicle occupants by not directly transferring shocks caused by uneven floors to the body . Furthermore, a ground contact of the wheels, which is necessary for a power transmission, can also be ensured in the case of uneven ground. Vibrations of the body caused by uneven ground are dampened in a known manner by using shock absorbers which are arranged between the body and wheel axles. The elastic spring elements can be formed, for example, by elastic cylindrical, conical or barrel-shaped helical springs and can be an integral part of the shock absorber (spring / damper unit, suspension strut).

Die elastischen Federelemente können beispielsweise auch von Blattfedern oder von Blattfederanordnungen in Radaufhängungen gebildet sein. Eine Blattfeder ist im Allgemeinen als ein gebogener länglicher Stab mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Zur Herstellung von Blattfedern oder Blattfederanordnungen ist eine Verwendung von Stahl oder, zwecks Gewichtsersparnis, eines Verbundwerkstoffes im Stand der Technik bekannt.The elastic spring elements can, for example, also be formed by leaf springs or leaf spring arrangements in wheel suspensions. A leaf spring is generally designed as a curved elongated rod with a rectangular cross-section. For the production of leaf springs or leaf spring arrangements it is known to use steel or, in order to save weight, a composite material in the prior art.

Weiterhin ist bekannt, die Blattfeder oder die Blattfederanordnung als Querblattfeder senkrecht zu einer Geradeaus-Fahrtrichtung eines Fahrzeugs anzuordnen. Dabei kann die Querblattfederanordnung einerseits am Fahrzeugchassis und jedes ihrer Enden kann an einer Komponente der Radaufhängung befestigt sein.It is also known to arrange the leaf spring or the leaf spring arrangement as a transverse leaf spring perpendicular to a straight-ahead direction of travel of a vehicle. The transverse leaf spring arrangement can on the one hand on the vehicle chassis and each of its Ends can be attached to a component of the suspension.

Zudem ist es bekannt, die Blattfeder oder die Blattfederanordnung als Längsblattfeder mit ihrer Haupterstreckungsrichtung parallel zu einer Geradeaus-Fahrtrichtung eines Fahrzeugs anzuordnen. Dabei kann die Längsblattfederanordnung einerseits mit ihren Enden am Fahrzeugchassis und andererseits in ihrem mittleren Bereich mittels einer Kopplungsvorrichtung an einer Fahrzeugachse befestigt sein.In addition, it is known to arrange the leaf spring or the leaf spring arrangement as a longitudinal leaf spring with its main direction of extent parallel to a straight-ahead direction of travel of a vehicle. The ends of the longitudinal leaf spring arrangement can be attached to the vehicle chassis on the one hand and in its central region on the other hand to a vehicle axle by means of a coupling device.

Ein im Stand der Technik bekannter Typ derartiger Radaufhängungen ist die so genannte Hotchkiss-Aufhängung, bei der das Fahrzeugchassis und somit der Fahrzeugaufbau gegen eine Starrachse eines Fahrzeugs an deren beiden Seiten mittels Längsblattfeder bzw. Längsblattfedern federnd abgestützt ist. Jede der Längsblattfedern ist dabei an einem vorderen Ende schwenkbar mit dem Fahrzeugchassis verbunden. An einem hinteren Ende sind die Längsblattfedern oftmals schwenkbar mit Bügelelementen verbunden, die wiederum schwenkbar mit dem Fahrzeugchassis verbunden sind. Eine erste, weichere Federung wird dabei mit einzelnen Blattfedern erreicht. Mit Hilfe von Blattfeder- bzw. Wellenfederelementen, die an der Karosseriestruktur angebracht sind, kann eine zweite, steifere Federung erzeugt werden.A type of such wheel suspensions known in the prior art is the so-called Hotchkiss suspension, in which the vehicle chassis and thus the vehicle body are resiliently supported against a rigid axle of a vehicle on both sides by means of longitudinal leaf springs or longitudinal leaf springs. Each of the longitudinal leaf springs is pivotably connected to the vehicle chassis at a front end. At a rear end, the longitudinal leaf springs are often pivotably connected to bracket elements, which in turn are pivotably connected to the vehicle chassis. A first, softer suspension is achieved with individual leaf springs. With the help of leaf spring or wave spring elements that are attached to the body structure, a second, more rigid suspension can be generated.

Unabhängig von einer Ausgestaltungsform ist für die Federung von Kraftfahrzeugen eine progressive Kennlinie der verwendeten Federn erwünscht, um bei einer normalen Last einen hohen Fahrkomfort bereitstellen und bei einer hohen Last, beispielsweise bei einer unebenen Fahrbahn und/oder einer hohen Gewichtsbelastung, eine Auslenkung der Federung bis zu einem Endanschlag vermeiden zu können, damit Schlaglöcher nicht bis zum Fahrzeugchassis „durchschlagen“. Zum Erreichen einer progressiven Federkennlinie sind im Stand der Technik noch weitere verschiedene Lösungen, etwa die Verwendung von weiteren Federelementen und/oder elastischen Anschlagpuffern, die am Rahmen des Kraftfahrzeugs befestigt sind, bekannt.Regardless of an embodiment, a progressive characteristic curve of the springs used is desired for the suspension of motor vehicles in order to provide a high level of driving comfort with a normal load and a deflection of the suspension up to a deflection of the suspension with a high load, for example with an uneven road surface and / or a high weight load to be able to avoid an end stop so that potholes do not "penetrate" to the vehicle chassis. To achieve a progressive spring characteristic, further different solutions are known in the prior art, for example the use of further spring elements and / or elastic stop buffers which are fastened to the frame of the motor vehicle.

Die US 9,657,799 B2 schlägt eine Aufhängungsunterbaugruppe für Kraftfahrzeuge vor, die eine obere Lenker/Feder-Baugruppe aus faserverstärktem Thermoplast-Verbundwerkstoff mit einem Lenkerabschnitt und einem Federelementabschnitt enthält. Die Aufhängungsunterbaugruppe kann die Rollsteifigkeit eines Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt einstellen. Die obere Lenker-/Feder-Baugruppe aus faserverstärktem Thermoplast-Verbundwerkstoff weist ein thermoplastisches Matrixmaterial auf, das mit Fasern verstärkt ist, die in der Matrix der Baugruppe eingebettet und ausgerichtet sind. Materialien wie Metalle, z.B. Aluminium, Stahl und andere Eisen- und/oder Nichteisenmetalle, Kunststoffe, Epoxide, Verbundstoffe und/oder andere geeignete Materialien können als Verstärkungen oder Einsätze verwendet werden, um der Feder spezifische mechanische, maßliche oder andere physikalische Eigenschaften entweder gleichmäßig entlang der Feder oder bestimmten Bereichen der Feder zu verleihen. Das Federelement kann als Blattfeder in einer freitragenden, gekrümmten Form ausgeführt sein. Durch die gekrümmte Form können eine Höhe der mechanischen Spannung eingestellt und eine progressive Federkennlinie bereitgestellt werden. Die Blattfeder aus Verbundmaterial kann mehrere gewickelte, aufeinanderfolgende Schichten, Befestigungsösen und einen Einsatz umfassen.The US 9,657,799 B2 proposes a suspension subassembly for automobiles that includes an upper arm / spring assembly made of fiber-reinforced thermoplastic composite material with a handlebar portion and a spring element portion. The suspension sub-assembly can adjust the roll stiffness of a vehicle during cornering. The fiber-reinforced thermoplastic composite upper link / spring assembly comprises a thermoplastic matrix material that is reinforced with fibers that are embedded and aligned in the matrix of the assembly. Materials such as metals, e.g. aluminum, steel and other ferrous and / or non-ferrous metals, plastics, epoxies, composites and / or other suitable materials can be used as reinforcements or inserts to give the spring specific mechanical, dimensional or other physical properties either uniformly to give the spring or certain areas of the spring. The spring element can be designed as a leaf spring in a self-supporting, curved shape. Due to the curved shape, a level of mechanical tension can be set and a progressive spring characteristic can be provided. The composite leaf spring may include multiple coiled, sequential layers, attachment loops, and an insert.

Aus Gründen der Raumersparnis ist im Stand der Technik auch die Verwendung von Wellenfedern vorgeschlagen worden.In order to save space, the use of wave springs has also been proposed in the prior art.

So beschreibt beispielsweise die DE 199 62 026 A1 eine Feder/Dämpferanordnung für ein Kraftfahrzeug, die paarweise angebracht eine Achse eines Kraftfahrzeugs gegen die Karosserie abstützt und ein im Belastungsfall weitgehend auf Biegung belastetes Federelement besitzt, das sich in der Einbaulage im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Dieses bedeutet, dass es sich nicht mehr um eine zylindrische Schraubenfeder handelt, sondern um ein Federelement, das in einem Schnitt durch das Federelement parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verschiedene Strukturen aufweisen kann, im Belastungsfall aber weitgehend auf Biegung belastet wird und eine in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet deutlich größere Erstreckung besitzt als quer zur Fahrzeuglängsrichtung. Das Federelement kann im Schnitt eine wellenförmige Konfiguration aufweisen. Durch die nur geringfügige Erstreckung quer zur Fahrzeuglängsrichtung ist es möglich, ein zur Aufnahme einer solcher Feder/Dämpferanordnung vorgesehenes Radhaus am Kraftfahrzeug mit in Fahrzeugquerrichtung betrachtet deutlich geringeren Abmessungen vorzusehen, was dazu führt, dass bei einer gegebenen Geometrie des Kofferraums die effektive Durchladebreite zwischen den beiden Radhäusern im Kofferraum deutlich vergrößert werden kann.For example, the DE 199 62 026 A1 a spring / damper arrangement for a motor vehicle which, attached in pairs, supports an axle of a motor vehicle against the body and has a spring element which is largely subjected to bending under load and which extends essentially parallel to the longitudinal direction of the vehicle in the installed position. This means that it is no longer a cylindrical helical spring, but a spring element that can have different structures in a section through the spring element parallel to the longitudinal direction of the vehicle, but is largely subjected to bending in the event of a load and has a significantly greater extent when viewed in the longitudinal direction of the vehicle possesses as transverse to the vehicle longitudinal direction. The spring element can have an undulating configuration in section. Due to the only slight extension transversely to the longitudinal direction of the vehicle, it is possible to provide a wheel housing intended to accommodate such a spring / damper arrangement on the motor vehicle with significantly smaller dimensions viewed in the transverse direction of the vehicle, which means that for a given geometry of the trunk, the effective loading width between the two Wheel arches in the trunk can be enlarged significantly.

Weiterhin schlägt die WO 85/000207 A1 ein Federelement insbesondere zur Verwendung in Fahrzeugaufhängungen vor, das aus einem Streifen aus faserverstärktem Kunststoff besteht, der als Zickzack geformt ist und aus mehreren Schenkeln besteht. Die Schenkel liegen im Wesentlichen in derselben Ebene und sind an ihren Enden durch Umkehrabschnitte verbunden. Der Streifen enthält zumindest einen Anteil von Fasern, die im Allgemeinen in Längsrichtung ausgerichtet sind und in einem Gebrauchszustand ausreichen, um Konzentrationen von mechanischer Spannung von den Umkehrabschnitten wegzuleiten. Das Verhältnis der Schenkellänge zum Radius der Umkehrabschnitte liegt wünschenswerterweise im Bereich von 0,2 bis 200, vorzugsweise 0,5 bis 30, und dies führt zu einer äußerst kompakten Feder. Mehrere Federelemente können zusammengebaut werden, möglicherweise in verschiedenen Ebenen, zur Herstellung eines Federpaketes, dessen Federraten in verschiedenen Auslenkungsarten leicht auslegbar sind. Die Federelemente können Elastomer entweder als Blöcke in den Umkehrabschnitten oder als Schichten enthalten, die mit faserverstärkten Kunststoffschichten verschachtelt sind. Das Elastomer und die Kunststoffe können in gegenseitigem Kontakt ausgehärtet werden, um eine Vernetzung zwischen ihnen zu erreichen.Furthermore, the WO 85/000207 A1 a spring element, in particular for use in vehicle suspensions, consists of a strip of fiber-reinforced plastic which is shaped as a zigzag and consists of several legs. The legs lie essentially in the same plane and are connected at their ends by reversal sections. The strip includes at least a portion of fibers that are generally longitudinally oriented and, in a condition of use, are sufficient to conduct concentrations of mechanical stress away from the turnaround sections. The ratio of the leg length to the The radius of the turnaround portions is desirably in the range of 0.2 to 200, preferably 0.5 to 30, and this results in an extremely compact spring. Several spring elements can be assembled, possibly in different planes, to produce a spring assembly, the spring rates of which can easily be interpreted in different types of deflection. The spring elements can contain elastomer either as blocks in the turnaround sections or as layers that are interleaved with fiber reinforced plastic layers. The elastomer and the plastics can be cured in mutual contact in order to achieve a crosslinking between them.

Zudem beschreibt die US 5,013,013 A eine Zickzack-Feder insbesondere zur Verwendung in einer Federbeinanordnung eines Kraftfahrzeugs. Die Zickzack-Feder ist in Form eines Streifens aus faserverstärktem Kunststoff mit Gliedern ausgebildet, die durch Umkehrabschnitte verbunden sind. Die Zickzack-Feder wird an ihrem Endabschnitt von einem Element so gehalten, dass eine kurze Länge des Umkehrabschnitts sich im Wesentlichen nicht winkelig bewegt, wenn die Feder zusammengedrückt wird. Der Streifen kann über seine gesamte Länge einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, einschließlich aller Glieder und Umkehrabschnitte. Vorzugsweise wird ein Endglied derart gehalten, das es sich in Längsrichtung der Feder als Ganzes erstreckt.In addition, the U.S. 5,013,013 A a zigzag spring, in particular for use in a suspension strut arrangement of a motor vehicle. The zigzag spring is in the form of a strip of fiber-reinforced plastic with links that are connected by reversal sections. The zigzag spring is held at its end portion by an element so that a short length of the reversing portion does not substantially move angularly when the spring is compressed. The strip may have a rectangular cross-section over its entire length, including all links and turnaround sections. Preferably, an end member is held in such a way that it extends in the longitudinal direction of the spring as a whole.

Des Weiteren ist der US 2009/0200721 A1 eine Bandfeder aus Faserverbundmaterial mit wellenförmigem Verlauf zu entnehmen. Dabei mäandert ein Federband in Form eines einzelnen Wellenzugs aus Umkehrbereichen und Zwischenabschnitten um eine Längsmittellinie, die im Wesentlichen der Richtung der Krafteinleitung entspricht. In den Umkehrbereichen des Wellenzuges ist jeweils ein erhöhtes Widerstandsmoment des Federbandes vorgesehen. Die Bandfeder aus Verbundmaterial kann auch einen doppelwellenförmigen Verlauf aufweisen, wobei zwei Federbänder als Wellenzüge jeweils um zwei zueinander parallele Mittellinien mäandern, die parallel zu einer dazwischen liegenden Längsmittellinie liegen. Die Längsmittellinie entspricht dabei im Wesentlichen der Richtung der Krafteinleitung. Zur Erhöhung des Widerstandsmomentes in den Umkehrbereichen der einwelligen Feder bzw. zumindest in den äußeren Umkehrbereichen der doppelwelligen Feder ist es möglich, die Breite des Federbandes dort jeweils zu erhöhen. Ebenso ist es möglich, in diesen Bereichen die Dicke des Federbandes zu erhöhen, wobei die Breite gegebenenfalls konstant bleiben kann oder sogar reduziert werden kann. Furthermore, the US 2009/0200721 A1 a ribbon spring made of fiber composite material with an undulating course can be found. A spring band in the form of a single wave train made up of reversal areas and intermediate sections meanders around a longitudinal center line which essentially corresponds to the direction in which the force is introduced. In the reversal areas of the wave train, an increased moment of resistance of the spring band is provided. The strip spring made of composite material can also have a double-wave shape, with two spring strips meandering as wave trains in each case around two mutually parallel center lines which lie parallel to a longitudinal center line lying in between. The longitudinal center line essentially corresponds to the direction in which the force is introduced. To increase the moment of resistance in the reversal areas of the single-wave spring or at least in the outer reversal areas of the double-wave spring, it is possible to increase the width of the spring band in each case. It is also possible to increase the thickness of the spring strip in these areas, the width possibly remaining constant or even being able to be reduced.

Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Bereich der Federungsvorrichtungen zur Federung eines Fahrgestells eines Kraftfahrzeugs noch Raum für Verbesserungen.In view of the prior art shown, the field of suspension devices for suspending a chassis of a motor vehicle still offers room for improvement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federungsvorrichtung zur Federung eines Fahrgestells eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die eine progressive Federkennlinie und dabei einen einfachen, platzsparenden Aufbau aufweist.The invention is based on the object of providing a suspension device for the suspension of a chassis of a motor vehicle which has a progressive spring characteristic and at the same time a simple, space-saving structure.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Federungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner durch ein Hinterrad-Aufhängungssystem zur Federung eines rückwärtigen Teils eines Fahrgestells eines Kraftfahrzeugs mit derartigen Federungsvorrichtungen gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.According to the invention, the object is achieved by a suspension device with the features of claim 1. The object is also achieved by a rear wheel suspension system for the suspension of a rear part of a chassis of a motor vehicle with suspension devices of this type according to claim 10. Further, particularly advantageous configurations of the invention are disclosed in the dependent subclaims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be pointed out that the features and measures listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.

Die erfindungsgemäße Federungsvorrichtung zur Federung eines Fahrgestells eines Kraftfahrzeugs beinhaltet ein Blattfederelement und eine Befestigungsvorrichtung, die zur Befestigung zumindest eines Endes des Blattfederelementes an einem Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei weist die Federungsvorrichtung eine Federauflageplatte auf, die am Fahrwerk des Kraftfahrzeugs befestigbar ist, und die in einem installierten Zustand eine dem Blattfederelement zugewandte ebene Kontaktfläche aufweist. Ferner weist das Blattfederelement eine Aufliegefläche auf, wobei sich die Kontaktfläche und die Aufliegefläche in zumindest einem Betriebszustand zur Einleitung einer mechanischen Last zumindest teilweise in gegenseitiger Anlage befinden.The suspension device according to the invention for suspending a chassis of a motor vehicle includes a leaf spring element and a fastening device which is provided for fastening at least one end of the leaf spring element to a chassis of a motor vehicle. The suspension device has a spring support plate which can be fastened to the chassis of the motor vehicle and which, in an installed state, has a flat contact surface facing the leaf spring element. Furthermore, the leaf spring element has a resting surface, the contact surface and the resting surface being at least partially in mutual contact in at least one operating state for introducing a mechanical load.

Unter dem Begriff „dazu vorgesehen“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere speziell dafür ausgelegt oder angeordnet verstanden werden.In the context of the invention, the term “intended for this purpose” is to be understood in particular as being specifically designed or arranged for this.

Mittels der vorgeschlagenen Federungsvorrichtung kann eine Federung eines Fahrgestells eines Kraftfahrzeugs erreicht werden, die einfach und platzsparend aufgebaut ist und eine progressive Federkennlinie aufweist.By means of the proposed suspension device, a suspension of a chassis of a motor vehicle can be achieved which is simple and space-saving and has a progressive spring characteristic.

In bevorzugten Ausführungsformen der Federungsvorrichtung weist das Blattfederelement entlang einer Haupterstreckungsrichtung eine gleichmäßige, im Wesentlichen rechteckförmige Querschnittsfläche auf. Dadurch ist das Blattfederelement auf einfache Weise herstellbar. Die Federkennlinie des Blattfederelementes ist durch eine Auswahl des verwendeten Materials und durch eine Formgebung der Haupterstreckungsrichtung festlegbar.In preferred embodiments of the suspension device, the leaf spring element has a uniform, essentially rectangular cross-sectional area along a main direction of extent. As a result, the leaf spring element can be produced in a simple manner. The spring characteristic of the leaf spring element can be determined by selecting the material used and by shaping the main direction of extent.

Unter „im Wesentlichen rechteckförmig“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung eines Betrags einer Querschnittsfläche des Blattfederelements von einem Betrag einer minimalen, die Querschnittsfläche umschließenden Rechteckform geringer als 30%, bevorzugt geringer als 25%, und, besonders bevorzugt, geringer als 20% ist.In the context of this invention, “essentially rectangular” is to be understood in particular that a deviation of an amount of a cross-sectional area of the leaf spring element from an amount of a minimal rectangular shape enclosing the cross-sectional area is less than 30%, preferably less than 25%, and, particularly preferably, is less than 20%.

Unter dem Begriff „Haupterstreckungsrichtung“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere die Richtung einer kürzesten Linie verstanden werden, die Enden des Blattfederelementes verbindet, wobei die Linie parallel zu einer Oberfläche des Blattfederelementes verläuft. Die Haupterstreckungsrichtung kann beispielsweise von einer längsten Symmetrielinie des Blattfederelementes gebildet sein.In the context of the invention, the term “main direction of extent” is to be understood in particular as the direction of a shortest line connecting the ends of the leaf spring element, the line running parallel to a surface of the leaf spring element. The main direction of extent can be formed, for example, by a longest line of symmetry of the leaf spring element.

Bevorzugt ist das Blattfederelement zu einem überwiegenden Teil aus einem Faserkunststoffverbundmaterial hergestellt. Unter dem Begriff „zu einem überwiegenden Teil“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere einen Anteil von mehr als 50 Vol.%, bevorzugt von mehr als 70 Vol.% und, besonders bevorzugt, von mehr als 90 Vol.% verstanden werden. Insbesondere soll der Begriff die Möglichkeit einschließen, dass das Blattfederelement vollständig, d.h. zu 100 Vol.%, aus einem Faserkunststoffverbundmaterial besteht.The leaf spring element is preferably made predominantly from a fiber-reinforced plastic composite material. In the context of the invention, the term “predominantly” is to be understood as meaning, in particular, a proportion of more than 50% by volume, preferably more than 70% by volume and, particularly preferably, more than 90% by volume. In particular, the term is intended to include the possibility that the leaf spring element consists completely, i.e. 100% by volume, of a fiber plastic composite material.

Auf diese Weise kann eine Federungsvorrichtung mit besonders geringem Gewicht bereitgestellt werden.In this way, a suspension device with a particularly low weight can be provided.

In bevorzugten Ausführungsformen von Federungsvorrichtungen, deren Befestigungsvorrichtung zur Befestigung beider Enden des Blattfederelementes an dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, ändert die Haupterstreckungsrichtung des Blattfederelements zumindest zweimal ihre Krümmungsrichtung. Dabei weist die Krümmung des Blattfederelementes zumindest in einem Teilbereich der Aufliegefläche in einem unbelasteten Zustand des Blattfederelementes den Wert Null auf.In preferred embodiments of suspension devices, the fastening device of which is provided for fastening both ends of the leaf spring element to the chassis of the motor vehicle, the main direction of extension of the leaf spring element changes its direction of curvature at least twice. In this case, the curvature of the leaf spring element has the value zero at least in a partial area of the resting surface in an unloaded state of the leaf spring element.

Auf diese Weise kann durch die Federungsvorrichtung eine besonders gleichmäßige Einleitung der mechanischen Last bzw. Kraft zwischen dem Fahrgestell und dem Fahrwerk des Kraftfahrzeugs erreicht werden.In this way, a particularly uniform introduction of the mechanical load or force between the chassis and the chassis of the motor vehicle can be achieved by the suspension device.

In bevorzugten Ausführungsformen von Federungsvorrichtungen, deren Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines der Enden des Blattfederelementes an dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, beinhaltet das Blattfederelement eine Vielzahl von geraden Abschnitten, die in einem unbelasteten Zustand des Blattfederelementes im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Dabei sind Enden von jeweils zwei in der Haupterstreckungsrichtung aufeinander folgenden, geraden Abschnitten mit einem gekrümmten Umlenkabschnitt verbunden.In preferred embodiments of suspension devices, the fastening device of which is provided for fastening one of the ends of the leaf spring element to the chassis of the motor vehicle, the leaf spring element contains a plurality of straight sections which run essentially parallel to one another in an unloaded state of the leaf spring element. In this case, ends of two straight sections following one another in the main direction of extent are connected to a curved deflecting section.

Unter „im Wesentlichen parallel“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere verstanden werden, dass aufeinander folgende, gerade Abschnitte des Blattfederelementes einen Winkel bilden, dessen Betrag geringer als 10°, bevorzugt geringer als 8° und, besonders bevorzugt, geringer als 5° ist.In the context of this invention, “essentially parallel” is to be understood as meaning that consecutive straight sections of the leaf spring element form an angle the amount of which is less than 10 °, preferably less than 8 ° and, particularly preferably, less than 5 °.

Auf diese Weise kann eine besonders kurze Federungslänge des Blattfederelementes zwischen dem unbelasteten Zustand und einem maximalen Belastungszustand erreicht werden, so dass die Federungsvorrichtung einen besonders geringen Einbauraum beansprucht.In this way, a particularly short suspension length of the leaf spring element between the unloaded state and a maximum load state can be achieved, so that the suspension device takes up a particularly small installation space.

In bevorzugten Ausführungsformen von Federungsvorrichtungen, deren Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines der Enden des Blattfederelementes an dem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, beinhaltet die Federungsvorrichtung ein Anschlagpufferelement, das ein oberes Ende des Blattfederelementes vollständig umschließt.In preferred embodiments of suspension devices, the fastening device of which is provided for fastening one of the ends of the leaf spring element to the chassis of the motor vehicle, the suspension device includes a stop buffer element which completely encloses an upper end of the leaf spring element.

Die in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe „oben“ bzw. „unten“ und davon abgeleitete Formen beziehen sich auf einen eingebauten Zustand der Federungsvorrichtung.The terms “above” or “below” used in this application and forms derived therefrom relate to an installed state of the suspension device.

Dadurch kann eine Federungsvorrichtung mit einfachem Aufbau bereitgestellt werden, die eine progressive Kennlinie aufweist, so dass bei einer normalen Last auf die Federungsvorrichtung ein hoher Fahrkomfort erreicht werden kann. Um Falle einer hohen Last auf die Federungsvorrichtung, beispielsweise durch eine unebene Fahrbahn und/oder eine hohe Gewichtsbelastung, kann eine Auslenkung des Federelements bis zu einem Endanschlag vermieden werden, so dass Schlaglöcher nicht bis zum Fahrzeugchassis „durchschlagen“.As a result, a suspension device with a simple structure can be provided which has a progressive characteristic curve, so that a high level of driving comfort can be achieved with a normal load on the suspension device. In the event of a high load on the suspension device, for example due to an uneven road surface and / or a high weight load, deflection of the spring element up to an end stop can be avoided so that potholes do not “penetrate” to the vehicle chassis.

Bevorzugt weist das Anschlagpufferelement zumindest ein gummi-elastisches Material auf. Gummi-elastische Materialien weisen von Natur aus eine nichtlineare Federkennlinie auf, so dass das Anschlagpufferelement in Fahrsituationen, bei denen eine besonders große Einfederungstiefe erreicht wird, zu einer gewünschten, nichtlinear progressiven Federung beiträgt. Beispiele für gummi-elastische Materialien sind Elastomere, Gummis, Natur- und Synthesekautschuk und Silikonkautschuk.The stop buffer element preferably has at least one rubber-elastic material. Rubber-elastic materials naturally have a non-linear spring characteristic, so that the stop buffer element contributes to a desired, non-linear progressive suspension in driving situations in which a particularly large deflection depth is achieved. Examples of rubber-elastic materials are elastomers, rubbers, natural and synthetic rubber and silicone rubber.

In bevorzugten Ausführungsformen der Federungsvorrichtung, die mit einem Anschlagpufferelement ausgestattet sind, beinhaltet die Befestigungsvorrichtung ein nach unten geöffnetes Becherelement mit seitlicher Wandung, das einen inneren Boden aufweist, dessen Abmessungen auf obere seitliche Abmessungen des Anschlagpufferelements abgestimmt sind. Beispielsweise kann eine seitliche Abmessung oder können mehrere seitliche Abmessungen des inneren Bodens der oberen seitlichen Abmessung oder den seitlichen Abmessungen des Anschlagpufferelements entsprechen.In preferred embodiments of the suspension device, which are equipped with a stop buffer element, the fastening device includes a downwardly open cup element with a side wall, which has an inner base, the dimensions of which correspond to the upper side dimensions of the stop buffer element are matched. For example, one lateral dimension or several lateral dimensions of the inner bottom can correspond to the upper lateral dimension or the lateral dimensions of the stop buffer element.

Aufgrund der seitlichen Wandung des Becherelements ist eine seitliche Ausdehnung des Anschlagpufferelements im Belastungsfall begrenzt, wodurch eine Verstärkung einer gewünschten, nichtlinear progressiven Federkennlinie erreicht werden kann.Due to the lateral wall of the cup element, a lateral expansion of the stop buffer element is limited in the event of a load, so that a desired, non-linearly progressive spring characteristic can be strengthened.

Bevorzugt ist das Anschlagpufferelement in Form eines geraden Pyramidenstumpfes mit rechteckiger Grundfläche ausgebildet, die dem inneren Boden des Becherelements zugewandt ist. Auf diese Weise kann ein effektives Anschlagpufferelement mit einer besonders kompakten Geometrie erreicht werden.The stop buffer element is preferably designed in the form of a straight truncated pyramid with a rectangular base area which faces the inner bottom of the cup element. In this way, an effective stop buffer element with a particularly compact geometry can be achieved.

In bevorzugten Ausführungsformen der Federungsvorrichtung weist die Federauflageplatte seitliche, parallel angeordnete Führungselemente zur Führung des Blattfederelementes auf, deren Abstand auf eine Breite des Blattfederelementes abgestimmt ist. Auf diese Weise kann eine Seitensteifigkeit der Federungsvorrichtung im Belastungsfall vorteilhaft erheblich erhöht werden.In preferred embodiments of the suspension device, the spring support plate has lateral, parallel guide elements for guiding the leaf spring element, the spacing of which is matched to a width of the leaf spring element. In this way, the lateral rigidity of the suspension device can advantageously be increased considerably in the event of a load.

Bevorzugt sind die seitlichen Führungselemente innenseitig mit einer nach oben weisenden Schräge zur Zentrierung des Blattfederelementes im Belastungsfall ausgestattet.The lateral guide elements are preferably equipped on the inside with an upwardly facing slope for centering the leaf spring element in the event of a load.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Hinterrad-Aufhängungssystem zur Federung eines rückwärtigen Teils eines Fahrgestells eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Kraftfahrzeug eine starre Hinterachse mit je einem Radträger an jedem Ende der Hinterachse beinhaltet. Das Hinterrad-Aufhängungssystem beinhaltet je eine an jedem der Hinterräder angeordnete, erfindungsgemäße Federungsvorrichtung. Dabei ist die Federauflageplatte jeder der Federungsvorrichtungen an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs befestigt, und die Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung zumindest eines Endes des jeweiligen Blattfederelementes ist an dem Fahrgestell in einem Bereich nahe des jeweiligen Endes der Hinterachse angeordnet.In a further aspect of the invention, a rear wheel suspension system for the suspension of a rear part of a chassis of a motor vehicle is proposed, the motor vehicle including a rigid rear axle with a wheel carrier at each end of the rear axle. The rear wheel suspension system includes a suspension device according to the invention arranged on each of the rear wheels. The spring support plate of each of the suspension devices is fastened to the rear axle of the motor vehicle, and the fastening device for fastening at least one end of the respective leaf spring element is arranged on the chassis in an area near the respective end of the rear axle.

Die im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Federungsvorrichtung beschriebenen Vorteile sind in vollem Umfang auf das Hinterrad-Aufhängungssystem übertragbar.The advantages described in connection with the proposed suspension device can be fully transferred to the rear wheel suspension system.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung in einer Ansicht von unten,
2 eine schematische Darstellung der Federungsvorrichtung gemäß der 1 in einer geschnittenen Seitenansicht,
3 eine schematische Darstellung der Federungsvorrichtung gemäß der 1 als Teil eines Hinterrad-Aufhängungssystems eines Kraftfahrzeugs in einer geschnittenen Vorderansicht,
4 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht, und
5 eine schematische Darstellung der Federungsvorrichtung gemäß der 4 als Teil eines Hinterrad-Aufhängungssystems eines Kraftfahrzeugs in einer geschnittenen Vorderansicht.

Further advantageous embodiments of the invention are disclosed in the subclaims and the following description of the figures. Show it

1 a schematic representation of an embodiment of the suspension device according to the invention in a view from below,
2 a schematic representation of the suspension device according to FIG 1 in a sectioned side view,
3rd a schematic representation of the suspension device according to FIG 1 as part of a rear wheel suspension system of a motor vehicle in a sectional front view,
4th a schematic representation of an alternative embodiment of the suspension device according to the invention in a sectional side view, and
5 a schematic representation of the suspension device according to FIG 4th as part of a rear wheel suspension system of a motor vehicle in a sectional front view.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numerals, which is why they are usually only described once.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung 10 in einer Ansicht von unten. 2 zeigt die Federungsvorrichtung 10 gemäß der 1 in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Federungsvorrichtung 10 dient zur Federung eines Fahrgestells 60 eines Kraftfahrzeugs, das als Personenkraftwagen ausgebildet ist (nicht dargestellt). Das Kraftfahrzeug beinhaltet eine starre Hinterachse mit je einem Radträger (nicht dargestellt) an jedem Ende der Hinterachse. Die Federungsvorrichtung 10 ist Teil eines Hinterrad-Aufhängungssystems zur Federung eines rückwärtigen Teils des Fahrgestells 60 des Kraftfahrzeugs. 1 shows a schematic representation of a possible embodiment of the suspension device according to the invention 10 in a view from below. 2 shows the suspension device 10 according to the 1 in a sectioned side view. The suspension device 10 serves to suspend a chassis 60 a motor vehicle which is designed as a passenger car (not shown). The motor vehicle includes a rigid rear axle with a wheel carrier (not shown) at each end of the rear axle. The suspension device 10 is part of a rear suspension system for the suspension of a rear part of the chassis 60 of the motor vehicle.

Die Federungsvorrichtung 10 beinhaltet ein Blattfederelement 12 und eine Befestigungsvorrichtung, die zur Befestigung beider Enden 14, 16 des Blattfederelementes 10 an dem Fahrgestell 60 des Kraftfahrzeugs vorgesehen und in einem Bereich nahe eines Endes der Hinterachse fest angeordnet ist. Derartige Befestigungsvorrichtungen sind dem Fachmann geläufig und müssen daher an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden.The suspension device 10 includes a leaf spring element 12th and a fastener that is used to fasten both ends 14th , 16 of the leaf spring element 10 on the chassis 60 of the motor vehicle is provided and is fixedly arranged in an area near one end of the rear axle. Such fastening devices are familiar to the person skilled in the art and therefore do not need to be explained further at this point.

Das Hinterrad-Aufhängungssystem weist eine an jedem der Hinterräder angeordnete Federungsvorrichtung 10 auf. Die Federungsvorrichtungen 10 sind spiegelbildlich zueinander aufgebaut, weshalb es ausreichend ist, eine der Federungsvorrichtungen 10 anhand der 1 bis 3 zu beschreiben.The rear suspension system has a suspension device disposed on each of the rear wheels 10 on. The suspension devices 10 are mirror images of each other, which is why it is sufficient to use one of the suspension devices 10 based on 1 to 3rd to describe.

Das Blattfederelement 12 ist zu einem überwiegenden Teil von mehr als 90 Vol.% aus einem Faserkunststoffverbundmaterial (FKV) hergestellt. An den Enden 14, 16 des Blattfederelementes 12 sind nicht dargestellte Befestigungselemente aus Metall angebracht, die zu der Befestigungsvorrichtung korrespondieren. Das Faserkunststoffverbundmaterial kann beispielsweise aus einer Matrix aus Epoxidharz und einer darin eingelegten Faserverstärkung aus Glasfasern bestehen. Das Blattfederelement 12 besitzt eine Haupterstreckungsrichtung, die von einem Ende 14 des Blattfederelementes 12 bis zu dem anderen Ende 16 führt und parallel zu einer Oberfläche des Blattfederelementes 12 verläuft. Die Haupterstreckungsrichtung des Blattfederelementes 12 ist zwischen zwei geraden Endabschnitten, die an die Enden 14, 16 anschließen, krummlinig ausgebildet und weist zwei Wendepunkte 18, 20 auf, in denen die Haupterstreckungsrichtung ihre Krümmungsrichtung ändert. Die Haupterstreckungsrichtung liegt vollständig in der XZ-Ebene, wobei die positive X-Richtung mit einer Geradeaus-Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs übereinstimmt und die positive Z-Richtung vertikal nach oben weist.The leaf spring element 12th is predominantly made of more than 90% by volume of a fiber plastic composite material (FRP). At the ends 14th , 16 of the leaf spring element 12th Fastening elements made of metal, not shown, are attached, which correspond to the fastening device. The fiber-reinforced plastic composite material can consist, for example, of a matrix made of epoxy resin and a fiber reinforcement made of glass fibers inserted therein. The leaf spring element 12th has a main direction of extent that is from one end 14th of the leaf spring element 12th to the other end 16 leads and parallel to a surface of the leaf spring element 12th runs. The main direction of extent of the leaf spring element 12th is between two straight end sections that attach to the ends 14th , 16 connect, curvilinear and has two turning points 18th , 20th in which the main direction of extent changes its direction of curvature. The main direction of extent lies completely in the XZ plane, the positive X direction coinciding with a straight-ahead direction of travel of the motor vehicle and the positive Z direction pointing vertically upwards.

Entlang der Haupterstreckungsrichtung ist eine Querschnittsfläche des Blattfederelements 12 gleichmäßig und rechteckförmig ausgebildet. In einem mittleren Bereich der Haupterstreckungsrichtung weist das Blattfederelement 12 eine Aufliegefläche 22 auf. In einem unbelasteten Zustand des Blattfederelementes 12, der in der 2 durch Volllinien dargestellt ist, besitzt die Krümmung des Blattfederelementes 12 in einem Teilbereich der Aufliegefläche 22 den Wert Null.A cross-sectional area of the leaf spring element is along the main direction of extent 12th uniform and rectangular. The leaf spring element has in a central region of the main direction of extent 12th a resting surface 22nd on. In an unloaded state of the leaf spring element 12th , the Indian 2 is shown by solid lines, has the curvature of the leaf spring element 12th in a part of the lying surface 22nd the value zero.

Die Federungsvorrichtung 10 beinhaltet ferner eine Federauflageplatte 26, die aus Metall, beispielsweise aus Stahl, hergestellt sein kann. Wie in 3 dargestellt ist die Federauflageplatte 26 am Fahrwerk des Kraftfahrzeugs, nämlich an der starren Hinterachse 62, befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise durch eine Schweißverbindung hergestellt sein. Die Federauflageplatte 26 weist eine ebene Kontaktfläche 28 auf, die in dem in der 3 dargestellten installierten Zustand dem Blattfederelement 12 und insbesondere der Aufliegefläche 22 des Blattfederelementes 12 zugewandt ist. Zudem ist die Federauflageplatte 26 mit seitlichen, parallel angeordneten Führungselementen 30, 32 zur Führung des Blattfederelementes 12 versehen. Die Führungselemente 30, 32 sind als abgeschrägte Metallschienen ausgebildet, wobei die schrägen Flächen einander zugewandt angeordnet sind und nach oben weisen. Die Führungselemente 30, 32 können integraler Bestandteil der Federauflageplatte 26 und einstückig mit dieser ausgebildet sein. Ein minimaler Abstand der Führungselemente 30, 32 ist auf eine Breite 24 des Blattfederelementes 12 parallel zur Y-Richtung abgestimmt.The suspension device 10 also includes a spring support plate 26th which can be made of metal, for example steel. As in 3rd the spring support plate is shown 26th on the chassis of the motor vehicle, namely on the rigid rear axle 62 attached. The attachment can be made, for example, by a welded connection. The spring support plate 26th has a flat contact surface 28 on that in the in the 3rd shown installed state the leaf spring element 12th and especially the resting area 22nd of the leaf spring element 12th is facing. In addition, the spring support plate is 26th with lateral guide elements arranged in parallel 30th , 32 for guiding the leaf spring element 12th Mistake. The guiding elements 30th , 32 are designed as beveled metal rails, with the inclined surfaces facing each other and facing upwards. The guiding elements 30th , 32 can be an integral part of the spring support plate 26th and be formed integrally therewith. A minimum distance between the guide elements 30th , 32 is on a width 24 of the leaf spring element 12th matched parallel to the Y direction.

In dem in den 2 und 3 durch eine Volllinie dargestellten, unbelasteten Zustand des Blattfederelementes 12 befinden sich die Kontaktfläche 28 der Federauflageplatte 26 und die Aufliegefläche 22 des Blattfederelementes 12 teilweise in gegenseitiger Anlage. Bei einer Vergrößerung einer Einfederung des betreffenden Hinterrades wird das Blattfederelement 12 elastisch verformt. Dieser Zustand des Blattfederelementes 12 ist in den 2 und 3 durch gestrichelte Linien dargestellt. In diesem Zustand wird eine mechanische Last bzw. Kraft 34 von der starren Hinterachse 62 über die Kontaktfläche 28 der Federauflageplatte 26 in die Aufliegefläche 22 des Blattfederelementes 12 eingeleitet (in der 2 durch einen Pfeil symbolisiert).In the in the 2 and 3rd Unloaded state of the leaf spring element shown by a solid line 12th are the contact surface 28 the spring support plate 26th and the lying surface 22nd of the leaf spring element 12th partly in mutual system. When the deflection of the relevant rear wheel is increased, the leaf spring element becomes 12th elastically deformed. This state of the leaf spring element 12th is in the 2 and 3rd represented by dashed lines. In this state there is a mechanical load or force 34 from the rigid rear axle 62 over the contact area 28 the spring support plate 26th into the lying surface 22nd of the leaf spring element 12th initiated (in the 2 symbolized by an arrow).

4 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung 36 in einer geschnittenen Seitenansicht. 4th shows a schematic representation of an alternative embodiment of the suspension device according to the invention 36 in a sectioned side view.

Zur Vermeidung von Wiederholungen werden im Folgenden nur Unterschiede der alternativen Ausführungsform zu der Ausführungsform der Federungsvorrichtung 10 gemäß den 1 bis 3 beschrieben.To avoid repetition, only the differences between the alternative embodiment and the embodiment of the suspension device are described below 10 according to the 1 to 3rd described.

Das Blattfederelement 38 der alternativen Federungsvorrichtung 36, das beispielsweise aus Stahl bestehen kann, beinhaltet eine Vielzahl von fünf gleichen, geraden Abschnitten 42. In dem in der 4 dargestellten, unbelasteten Zustand des Blattfederelementes 38 verlaufen die geraden Abschnitte 42 parallel zueinander. Enden von jeweils zwei in der Haupterstreckungsrichtung aufeinander folgenden, geraden Abschnitten 42 sind mit einem gekrümmten Umlenkabschnitt 44 verbunden, die in einem unbelasteten Zustand des Blattfederelementes 38 jeweils eine Umlenkung von 180° herstellen. Die geraden Abschnitte 42 und die Umlenkabschnitte 44 sind integraler Bestandteil des Blattfederelementes 38, das einstückig hergestellt ist.The leaf spring element 38 the alternative suspension device 36 , which can consist of steel, for example, contains a plurality of five equal, straight sections 42 . In the in the 4th illustrated, unloaded state of the leaf spring element 38 run the straight sections 42 parallel to each other. Ends of two straight sections following one another in the main direction of extent 42 are with a curved deflection section 44 connected, in an unloaded state of the leaf spring element 38 create a deflection of 180 ° in each case. The straight sections 42 and the deflection sections 44 are an integral part of the leaf spring element 38 , which is made in one piece.

Die Befestigungsvorrichtung beinhaltet ein nach unten geöffnetes, quaderförmiges Becherelement 48 mit seitlicher Wandung 50 und einem rechteckförmigen inneren Boden 52. Das Becherelement 48 ist in dieser Lage fest am Fahrgestell 60 des Kraftfahrzeugs befestigt, beispielsweise durch eine Schweißverbindung.The fastening device contains a downwardly open, cuboid cup element 48 with side wall 50 and a rectangular inner bottom 52 . The cup element 48 is fixed to the chassis in this position 60 of the motor vehicle attached, for example by a welded connection.

Die alternative Federungsvorrichtung 36 weist zusätzlich ein Anschlagpufferelement 54 auf, das ein oberes Ende 40 des Blattfederelementes 38 vollständig umschließt. Das obere Ende 40 schließt die zwei obersten geraden Abschnitte 42, den diese geraden Abschnitte 42 verbindenden Umlenkabschnitt 44 und einen Teil des an diese geraden Abschnitte 42 anschließenden Umlenkabschnitts 44 ein.The alternative suspension device 36 additionally has a stop buffer element 54 on that one upper end 40 of the leaf spring element 38 completely encloses. The top end 40 closes the top two straight sections 42 these straight sections 42 connecting deflection section 44 and part of the on these straight sections 42 subsequent deflection section 44 a.

Das Anschlagpufferelement 54, das aus einem Synthesekautschuk wie beispielsweise Polyurethan-Kautschuk hergestellt sein kann, ist in Form eines geraden Pyramidenstumpfes mit rechteckiger, größerer Grundfläche 58 ausgebildet. Das Umschließen des oberen Endes 40 des Blattfederelementes 38 durch das Anschlagpufferelement 54 kann beispielsweise während eines Vulkanisiervorgangs des Synthesekautschuks erfolgt sein.The stop buffer element 54 , which can be made from a synthetic rubber such as polyurethane rubber, is in the form of a straight truncated pyramid with a rectangular, larger base 58 educated. Enclosing the upper end 40 of the leaf spring element 38 through the bump stop element 54 can for example have taken place during a vulcanization process of the synthetic rubber.

Seitliche Abmessungen des inneren Bodens 52 parallel zur X-Richtung und parallel zur Y-Richtung sind auf seitliche Abmessungen der rechteckigen Grundfläche 58 des Anschlagpufferelements 54 abgestimmt. Das Becherelement 48 und das Anschlagpufferelement 54 sind derart miteinander verbunden, dass die rechteckige Grundfläche 58 dem inneren Boden 52 des Becherelements 48 zugewandt ist und die jeweiligen seitlichen Abmessungen übereinstimmen.Lateral dimensions of the inner bottom 52 parallel to the X-direction and parallel to the Y-direction are on the lateral dimensions of the rectangular base 58 of the stop buffer element 54 Voted. The cup element 48 and the bump stop element 54 are connected to each other in such a way that the rectangular base 58 the inner floor 52 of the cup element 48 facing and the respective side dimensions match.

Auf diese Weise ist im Vergleich zur Ausführungsform der Federungsvorrichtung 10 gemäß den 1 bis 3 die Befestigungsvorrichtung zur Befestigung nur eines der Enden, nämlich des oberen Endes 40, des Blattfederelementes 38 an dem Fahrgestell 60 des Kraftfahrzeugs vorgesehen.This is in comparison to the embodiment of the suspension device 10 according to the 1 to 3rd the fastening device for fastening only one of the ends, namely the upper end 40 , the leaf spring element 38 on the chassis 60 of the motor vehicle provided.

In dem in den 4 und 5 dargestellten unbelasteten Zustand der Federungsvorrichtung 36 stehen Seitenflächen 56 des als gerader Pyramidenstumpf ausgebildeten Anschlagpufferelements 54 von der seitlichen Wandung 50 des Becherelements 48 nach innen ab.In the in the 4th and 5 illustrated unloaded state of the suspension device 36 stand side faces 56 of the stop buffer element designed as a straight truncated pyramid 54 from the side wall 50 of the cup element 48 inwards.

In dem in der 5 dargestellten, unbelasteten Zustand des Blattfederelementes 38 befinden sich die Kontaktfläche 28 der Federauflageplatte 26 und eine Aufliegefläche 46 des Blattfederelementes 38, die durch eine Unterseite des zuunterst angeordneten geraden Abschnitts 42 gebildet ist, teilweise in gegenseitiger Anlage. Bei einer Vergrößerung einer Einfederung des betreffenden Hinterrades wird das Blattfederelement 38 elastisch verformt, wobei sich - mit Ausnahme des zuunterst angeordneten geraden Abschnitts 42 - die nicht durch einen gemeinsamen Umlenkabschnitt 44 verbundenen Enden von in der Haupterstreckungsrichtung aufeinander folgenden geraden Abschnitte 42 einander nähern.In the in the 5 illustrated, unloaded state of the leaf spring element 38 are the contact surface 28 the spring support plate 26th and a resting surface 46 of the leaf spring element 38 passing through an underside of the straight section located at the bottom 42 is formed, partly in mutual investment. When the deflection of the relevant rear wheel is increased, the leaf spring element becomes 38 elastically deformed, with the exception of the straight section located at the bottom 42 - not through a common deflection section 44 connected ends of straight sections following one another in the main direction of extent 42 approach each other.

Aufgrund der seitlichen Wandung 50 des Becherelements 48 ist eine seitliche Ausdehnung des Anschlagpufferelements 54 im Belastungsfall begrenzt. Die Seitenflächen 56 des Anschlagpufferelements 54 gelangen teilweise in Anlage mit der seitlichen Wandung 50 des Becherelements 48, wodurch eine Verstärkung einer gewünschten, nichtlinear progressiven Federkennlinie der Federungsvorrichtung 36 erreicht werden kann.Because of the side wall 50 of the cup element 48 is a lateral expansion of the stop buffer element 54 limited in case of load. The side faces 56 of the stop buffer element 54 partly come into contact with the side wall 50 of the cup element 48 , whereby an amplification of a desired, non-linearly progressive spring characteristic of the suspension device 36 can be reached.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: FederungsvorrichtungSuspension device
1212th: BlattfederelementLeaf spring element
1414th: Endeend
1616: Endeend
1818th: WendepunktTurning point
2020th: WendepunktTurning point
2222nd: AufliegeflächeResting area
2424: Breitewidth
2626th: FederauflageplatteSpring support plate
2828: KontaktflächeContact area
3030th: FührungselementGuide element
3232: FührungselementGuide element
3434: Kraftforce
3636: FederungsvorrichtungSuspension device
3838: BlattfederelementLeaf spring element
4040: oberes Endetop end
4242: gerader Abschnittstraight section
4444: UmlenkabschnittDeflection section
4646: AufliegeflächeResting area
4848: BecherelementCup element
5050: WandungWall
5252: Bodenground
5454: AnschlagpufferelementBump stop element
5656: SeitenflächeSide face
5858: GrundflächeFloor space
6060: Fahrgestellchassis
6262: HinterachseRear axle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 2018/0216687 A1 [0003]US 2018/0216687 A1 [0003]
DE 19628716 A1 [0004]DE 19628716 A1 [0004]
US 9657799 B2 [0012]US 9657799 B2 [0012]
DE 19962026 A1 [0014]DE 19962026 A1 [0014]
WO 85/000207 A1 [0015]WO 85/000207 A1 [0015]
US 5013013 A [0016]US 5013013 A [0016]
US 2009/0200721 A1 [0017]US 2009/0200721 A1 [0017]

Claims

Federungsvorrichtung (10; 36) zur Federung eines Fahrgestells (60) eines Kraftfahrzeugs, beinhaltend - ein Blattfederelement (12; 38), - eine Befestigungsvorrichtung, die zur Befestigung zumindest eines Endes (14, 16; 40) des Blattfederelementes (12; 38) an einem Fahrgestell (60) eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine Federauflageplatte (26), die am Fahrwerk (62) des Kraftfahrzeugs befestigbar ist, und die in einem installierten Zustand eine dem Blattfederelement (12; 38) zugewandte ebene Kontaktfläche (28) aufweist und dadurch, dass das Blattfederelement (12; 38) eine Aufliegefläche (22; 46) aufweist, wobei sich die Kontaktfläche (28) und die Aufliegefläche (22; 46) in zumindest einem Betriebszustand zur Einleitung einer mechanischen Last (34) zumindest teilweise in gegenseitiger Anlage befinden.Suspension device (10; 36) for the suspension of a chassis (60) of a motor vehicle, comprising - a leaf spring element (12; 38), - a fastening device which is used for fastening at least one end (14, 16; 40) of the leaf spring element (12; 38) is provided on a chassis (60) of a motor vehicle, characterized by a spring support plate (26) which can be fastened to the chassis (62) of the motor vehicle, and which in an installed state has a flat contact surface (28) facing the leaf spring element (12; 38) and in that the leaf spring element (12; 38) has a resting surface (22; 46), the contact surface (28) and the resting surface (22; 46) at least partially in at least one operating state for introducing a mechanical load (34) are in mutual investment.

Federungsvorrichtung (10; 36) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattfederelement (12; 38) entlang einer Haupterstreckungsrichtung eine gleichmäßige, im Wesentlichen rechteckförmige Querschnittsfläche aufweist.Suspension device (10; 36) according to Claim 1 , characterized in that the leaf spring element (12; 38) has a uniform, substantially rectangular cross-sectional area along a main direction of extent.

Federungsvorrichtung (10; 36) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattfederelement (12; 38) zu einem überwiegenden Teil aus einem Faserkunststoffverbundmaterial hergestellt ist.Suspension device (10; 36) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the leaf spring element (12; 38) is made predominantly from a fiber-reinforced plastic composite material.

Federungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung zur Befestigung beider Enden (14, 16) des Blattfederelementes (12) an dem Fahrgestell (60) des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, dass die Haupterstreckungsrichtung des Blattfederelements (12) zumindest zweimal ihre Krümmungsrichtung ändert, und dass die Krümmung des Blattfederelementes (12) zumindest in einem Teilbereich der Aufliegefläche (22) in einem unbelasteten Zustand des Blattfederelementes (12) den Wert Null aufweist.Suspension device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening device for fastening both ends (14, 16) of the leaf spring element (12) to the chassis (60) of the motor vehicle is provided, that the main direction of extent of the leaf spring element (12) is at least twice changes its direction of curvature, and that the curvature of the leaf spring element (12) at least in a partial area of the resting surface (22) has the value zero in an unloaded state of the leaf spring element (12).

Federungsvorrichtung (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines der Enden (40) des Blattfederelementes (38) an dem Fahrgestell (60) des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, und das Blattfederelement (38) eine Vielzahl von geraden Abschnitten (42) beinhaltet, die in einem unbelasteten Zustand des Blattfederelementes (38) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei Enden von jeweils zwei in der Haupterstreckungsrichtung aufeinander folgenden, geraden Abschnitten (42) mit einem gekrümmten Umlenkabschnitt (44) verbunden sind.Suspension device (36) according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the fastening device for fastening one of the ends (40) of the leaf spring element (38) is provided on the chassis (60) of the motor vehicle, and the leaf spring element (38) includes a plurality of straight sections (42) which are in one In the unloaded state of the leaf spring element (38), the ends of two straight sections (42) following one another in the main direction of extent are connected to a curved deflection section (44).

Federungsvorrichtung (36) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Anschlagpufferelement (54), das ein oberes Ende (40) des Blattfederelementes (12; 38) vollständig umschließt.Suspension device (36) after Claim 5 , characterized by a stop buffer element (54) which completely encloses an upper end (40) of the leaf spring element (12; 38).

Federungsvorrichtung (36) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung ein nach unten geöffnetes Becherelement (48) mit seitlicher Wandung (50) beinhaltet, das einen inneren Boden (52) aufweist, dessen Abmessungen auf obere seitliche Abmessungen des Anschlagpufferelements (54) abgestimmt sind.Suspension device (36) after Claim 6 , characterized in that the fastening device includes a downwardly open cup element (48) with a side wall (50), which has an inner base (52), the dimensions of which are matched to the upper side dimensions of the stop buffer element (54).

Federungsvorrichtung (36) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagpufferelement (54) in Form eines geraden Pyramidenstumpfes mit rechteckiger Grundfläche (58) ausgebildet ist, die dem inneren Boden (52) des Becherelements (48) zugewandt ist.Suspension device (36) after Claim 7 , characterized in that the stop buffer element (54) is designed in the form of a straight truncated pyramid with a rectangular base (58) which faces the inner bottom (52) of the cup element (48).

Federungsvorrichtung (10; 36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federauflageplatte (26) seitliche, parallel angeordnete Führungselemente (30, 32) zur Führung des Blattfederelementes (12; 38) aufweist, deren Abstand auf eine Breite (24) des Blattfederelementes (12; 38) abgestimmt ist.Suspension device (10; 36) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring support plate (26) has lateral, parallel guide elements (30, 32) for guiding the leaf spring element (12; 38), the spacing of which extends over a width (24) of the leaf spring element (12; 38) is matched.

Hinterrad-Aufhängungssystem zur Federung eines rückwärtigen Teils eines Fahrgestells (60) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine starre Hinterachse (62) mit je einem Radträger an jedem Ende der Hinterachse (62) beinhaltet, gekennzeichnet durch je eine an jedem der Hinterräder angeordnete Federungsvorrichtung (10; 36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federauflageplatte (26) jeder der Federungsvorrichtungen (10; 36) an der Hinterachse (62) des Kraftfahrzeugs befestigt ist, und wobei die Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung zumindest eines Endes (14, 16; 40) des jeweiligen Blattfederelementes (12; 38) an dem Fahrgestell (60) in einem Bereich nahe des jeweiligen Endes der Hinterachse (62) angeordnet ist.Rear suspension system for the suspension of a rear part of a chassis (60) of a motor vehicle, the motor vehicle including a rigid rear axle (62) with a wheel carrier at each end of the rear axle (62), characterized by a suspension device ( 10; 36) according to any one of the preceding claims, wherein the spring support plate (26) of each of the suspension devices (10; 36) is fastened to the rear axle (62) of the motor vehicle, and wherein the fastening devices for fastening at least one end (14, 16; 40 ) of the respective leaf spring element (12; 38) is arranged on the chassis (60) in an area near the respective end of the rear axle (62).