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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Lager und im besonderen
auf Lager für Blattfederaufhängesysteme.
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Hintergrund
der Erfindung
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Schwerlastwagen,
wie etwa große
Tandemachsenlastwagen, setzen üblicherweise
Blattfederaufhängeanordnungen
ein. Eine Blattfederaufhängung
kann eine Mehrzahl aufeinander gestapelte Blattfedern umfassen.
Die Federn sind in ihren Zentren an dem Lastwagenrahmen befestigt
mit Hilfe eines Mittelpfostens an einer Stelle zwischen den Achsen.
Die Federn erstrecken sich von ihren Zentren zu den jeweiligen Achsen
in einer Auslegerweise. Typischerweise kommt ein Paar von Blattfederaufhänganordnungen
zum Einsatz für
jedes Paar von Achsen, wobei jeweils eine Blattfederaufhängeanordnung
auf einer Seite des Lastwagens positioniert ist. Die Enden der Federn
können
an die Achsen über
Lager angeschlossen sein. Die Lager umfassen ein elastomeres Element,
welches so ausgebildet und positioniert ist, dass eine Relativbewegung
zwischen der Feder und der zugeordneten Achse ermöglicht wird,
um einen Schaden an der Feder oder eine unnötige Einschränkung der
Achsenbewegung zu verhindern. Beispiele derartiger elastomerer Lager
finden sich in den amerikanischen Patentschriften Nr. 5 676 356,
5 020 824, 4 322 061, 3 099 459, 2 929 618 und 2 831 674.
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Die
US-A-5 046 756 beschreibt eine Blattfederanordnung mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Anspruches 1. Die GB-A-835 010 und die EO-0 137
096 beschreiben den Einsatz sphärischer
elastomerer Elemente.
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Bei
einer Blattfederaufhängeanordnung,
wie sie oben beschrieben wurde, können die Räder, Achsen und Federn einem
weiten Bereich und unterschiedlichen Auslenkungen und Kombinationen
von Auslenkungen beim Einsatz unterliegen. Wenn beispielsweise der
Lastwagen über
unebenes Gelände oder
durch Kurven fährt,
können
sich die Räder
und dementsprechend die benachbarten Achsen unabhängig bewegen,
und zwar über
ein großes
Ausmaß an
Auslenkung. Wenn ein Rad an einem Ende einer Achse nach oben ausgelenkt
wird, während
das Rad am gegenüberliegenden
der Achse nach unten ausgelenkt wird, schwenkt die Achse und induziert
hierdurch eine konische Torsionslast, die dazu neigt, die Blattfedern
zu verdrehen. Wenn darüber
hinaus ein Rad nach oben und das benachbarte Rad (an der benachbarten
Achse) nach unten ausgelenkt werden, schwenken die jeweiligen Achsen
in entgegengesetzte Richtungen und induzieren hierdurch eine Torsionslast,
die dazu neigt, die entsprechenden Enden der Blattfedern in entgegengesetzte
Richtung konisch auszulenken. Wenn ein Rad vertikal nach oben oder
unten bewegt wird und die Blattfederanordnung über ihre neutrale Position
auslenkt, wird der Vertikalwinkel zwischen dem Blattfederende und
der Achse geändert,
wodurch eine lokalisierte Last auf das Ende der Feder induziert
wird, was zum Biegen der Blattfedern neigen kann. Ein Ende des Rades
kann auch seitlich ausgelenkt werden, so dass das Rad gedreht wird
um eine Vertikalachse, was wiederum eine Torsionslast auf die Feder
induziert.
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Es
ist wichtig, dass derartige Auslenkungen und Kombinationen von Auslenkungen
nicht zu einer Schädigung
der Blattfederanordnung führen.
Es ist auch wichtig, dass die Blattfederaufhängung und deren Komponenten
ausdauernd sind und nicht die Handhabung des Fahrzeuges negativ
beeinflussen.
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Ein
Problem, welches bei Mehrfach- oder Tandemachsenfahrzeugen auftritt,
ist, dass eine Fehlausrichtung der Achsen eine signifikante Abnutzungsschädigung der
Reifen und anderer Komponenten verursachen kann. Darüber hinaus
kann die Fehlausrichtung die Handhabung des Fahrzeuges erschweren.
Typischerweise wird die relative Ausrichtung der Achsen in der Fabrik
während
der Herstellung des Lastwagens durchgeführt. Es ist nicht unüblich, dass
die Achsen hiernach fehlausgerichtet werden als Ergebnis von Stoßeinwirkungen
im Betrieb oder ein falsches Ersetzen oder eine Reparatur von Komponenten
der Aufhängung
und des Antriebszuges.
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Dementsprechend
besteht eine Notwendigkeit für
eine Maßnahme
zur Aufnahme der verschiedenen Schwenklasten, die angelegt werden
zwischen einer Achse und einer Blattfederanordnung. Derartige Maßnahmen
sollten die Betriebsfähigkeit oder
Handhabung des Fahrzeuges nicht beeinflussen. Derartige Maßnahmen
sollten dauerhaft sein. Darüber
hinaus besteht eine Notwendigkeit hinsichtlich Maßnahmen
zur konventionellen und wirkungsvollen Einstellung der Ausrichtung
zwischen den Achsen eines Tandemachsenfahrzeuges, im besonderen
des Typs, der eine Blattfederaufhängung einsetzt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Blattfederaufhängungsanordnung,
wie sie in Anspruch 1 definiert ist, die verschiedene Schwenklasten,
welche zwischen einer Achse und einer Blattfederanordnung angelegt
werden, aufnimmt. Die Blattfederaufhängeanordung beeinflusst nicht
negativ die Betriebsfähigkeit
oder Handhabung des Fahrzeuges, ist dauerhaft und stellt eine verbesserte
Lebensdauer zur Verfügung.
Gemäß einem
weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Maßnahmen
bereit zur einfachen und wirkungsvollen Einstellung der Ausrichtung
zwischen den Achsen eines Tandemachsenfahrzeuges.
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In
größerem Detail
ist die vorliegende Erfindung auf ein gebundenes Lager, eine Lageranordnung
und eine Blattfederaufhängeanordnung
gerichtet, die jeweils ein gebundenes Elastomerelement einschließen. Das
gebundene Lager, die Lageranordnung und die Blattfederaufhängeanordnung
können
beispielsweise zum Einsatz kommen bei Tandemachsenfahrzeugen oder ähnlichem.
Das gebundene Lager, die Lageranordnung und die Blattfederaufhängeanordnung
stellen jeweils eine verbesserte Isolation einer Blattfederanordnung
bereit bei Schwenk-/Torsionslasten, die verursacht werden durch
Bewegungen beispielsweise einer zugeordneten Achse.
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Darüber hinaus
stellen das gebundene Lager, die Lageranordnung und die Blattfederaufhängeanordnung
jeweils eine verbesserte Leistungsfähigkeit, Lebensdauer und einfache
Installation und Unterhaltung bereit.
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Die
Blattfederaufhängeanordnung
umfasst eine Blattfederanordnung einschließlich einer Mehrzahl von vertikal
aufeinander gestapelten Blattfedern. Eine Lageranordnung ist angrenzend
an die Blattfederanordnung positioniert. Die Lageranordnung schließt eine
obere Isolatorschale, eine untere Klammerkappe sowie obere und untere
gebundene Lager ein. Die obere Isolatorkappe besitzt eine obere
Ausnehmung, und das obere gebundene Lager ist in der oberen Ausnehmung
aufgenommen. Das obere gebundene Lager schließt ein starres unteres Element ein,
welches angrenzend an die Oberseite der Blattfederanordnung aufgenommen
ist. Ein oberes elastomeres Element ist an das starre untere Element
gebunden. Das untere gebundene Lager ist in der unteren Ausnehmung
aufgenommen. Das untere gebundene Lager schließt ein starres oberes Element
ein, welches angrenzend an die Unterseite der Blattfederanordnung
aufgenommen ist. Ein unteres elastomeres Element ist an das starre
obere Element gebunden. Mindestens eines und vorzugsweise beide
der oberen und unteren elastomeren Elemente umfassen ein sphärisches
elastomeres Element.
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Vorzugsweise
umfasst das obere und/oder das untere elastomere Element mindestens
zwei elastomere Lagen sowie eine Schicht, die zwischen den elastomeren
Lagen angeordnet ist. Maßnahmen können vorgesehen
sein, um das obere elastomere Element zwischen der oberen Isolatorschale
und dem starren unteren Element zusammenzudrücken und um das untere elastomere
Element zwischen der unteren Klammerkappe und dem starren oberen
Element zusammenzudrücken.
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Die
elastomere Lageanordnung kann eine obere Isolatorschale umfassen
mit einer oberen ebenen Ausnehmung und eine untere Klammerkappe mit
einer unteren sphärischen
Ausnehmung. Ein oberes gebundenes Lager wird in der oberen ebenen Ausnehmung
aufgenommen. Das obere Lager umfaßt ein starres unteres Element mit
einem ersten Schwenkstift sowie einer sphärischen Oberfläche, und
ein oberes elastomeres Element ist an die sphärische Oberfläche gebunden.
Das obere elastomere Element umfasst eine Mehrzahl von sphärischen elastomeren
Lagern. Der erste Schwenkstift ist ausgebildet, um angrenzend an
die Blattfederanordnung aufgenommen zu werden. Ein unteres gebundenes Lager
wird in der unteren Ausnehmung ausgenommen. Das untere gebundene
Lager umfaßt
ein starres oberes Element mit einem zweiten Schwenkstift und einer
sphärischen
Oberfläche,
und ein unteres elastomeres Element ist an die sphärische Oberfläche gebunden.
Das untere elastomere Element umfasst ebenfalls eine Mehrzahl von
sphärischen
Lagen. Der zweite Schwenkstift ist ausgebildet, um benachbart zur
Blattfederanordnung aufgenommen zu werden.
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Die
Lageranordnung gestattet eine Einstellung der relativen Positionen
der Lageanordnung und der zugeordneten Blattfederanordnung. Diese
Einstellbarkeit kann zum Einsatz kommen, um selektiv z.B. Tandemachsen
auszurichten. Eine Einstellmaßnahme
ist vorgesehen, um selektiv die Relativpositionen der Blattfederanordnung
sowie der Lageranordnung einzustellen und zu sichern. Die Einstellung kann
ein Schwenklager einschließen,
welches ausgebildet ist, um in eine Ausrichtöffnung der Blattfederanordnung
aufgenommen zu werden, eine Maßnahme,
um das Schwenklager relativ zu der Lageranordnung zu repositionieren,
sowie eine Maßnahme, um
das Schwenklager in einer ausgewählten
Position relativ zur Lageranordnung zu sichern.
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Das
gebundene Lager umfasst ein starres inneres Element mit einer äußeren Oberfläche sowie ein
elastomeres Element, welches an die äußere Oberfläche des starren inneren Elementes
gebunden ist. Einstellmaßnahmen
sind vorgesehen, um selektiv die Relativpositionen der Blattfeder
sowie des gebundenen Lagers einzustellen und zu sichern. Die Einstellmaßnahmen
umfassen einen Führungsstift,
der an das starre innere Element anschließt und ausgebildet ist, um
in einer Öffnung
der Blattfeder aufgenommen zu werden, Maßnahmen, um den Führungsstift
relativ zu dem starren inneren Element zu repositionieren, sowie
Maßnahmen,
um den Führungsstift
in einer ausgewählten
Position relativ zu dem starren inneren Element zu halten.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht auf einen Teil einer Blattfederaufhängeanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht der Blattfederaufhängeanordnung gemäß 1 entlang
der Schnittlinie 2-2 der 1 und montiert auf einer Achsabstützung, wobei
die Achsabstützung
und die Achse in einer fragmentären
schematischen Ansicht dargestellt sind;
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3 ist
eine fragmentäre
Teilquerschnittsansicht der Blattfederaufhängeanordnung gemäß 1 entlang
der Schnittlinie 3-3 der 1;
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4 ist
eine Draufsicht auf ein oberes gebundenes Lager der Blattfederaufhängeanordnung gemäß 1;
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5 ist
eine Unteransicht des oberen gebundenen Lagers gemäß 4;
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6 ist
eine Seitenansicht des oberen gebundene Lagers gemäß 4;
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7 ist
eine Querschnittsansicht des oberen gebundenen Lagers gemäß 4 entlang
der Schnittlinie 7-7 der 4;
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8 ist
eine Draufsicht auf das untere gebundene Lager und einen Einstellmechanismus
der Blattfederaufhängeanordnung
gemäß 1;
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9 ist
eine teilweise geschnittene Seitenansicht der unteren Klammerkappe,
des unteren gebundenen Lagers und des Einstellmechanismus gemäß 8 entlang
der Schnittlinie 9-9 der 8 und
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10 ist
eine teilweise geschnittene Endansicht des unteren gebundenen Lagers
und des Einstellmechanismus gemäß 8 entlang
der Schnittlinie 10-10 der 8.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung wird nun vollständiger beschrieben unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt
ist. Diese Erfindung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen
realisiert werden und sollte nicht eingeschränkt sein auf die hier beschriebene
Ausführungsform,
sondern diese Ausführungsform
wird bereitgestellt durch eine gründliche und vollständige Beschreibung
und gibt den Rahmen der Erfindung dem Sachverständigen auf diesem Gebiet an.
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Unter
Bezugnahme auf die
1 und
2 ist eine
Blattfederaufhängeanordnung
20 gemäß der vorliegenden
Erfindung hier dargestellt. Die Aufhängeanordnung
20 umfasst
eine Blattfederanordnung
22 sowie eine Lageranordnung
26 und
stützt
eine Lastwagenachse
80 ab (siehe
2). Die
Aufhängeanordnung
20 besitzt
ein Ende
24. Die Blattfederanordnung
22 umfasst
eine Mehrzahl vertikal aufeinander gestapelter Blattfedern
23,
die sich in Längsrichtung
entlang der Richtung von vorn nach hinten F-A (siehe
1),
beispielsweise eines (nicht dargestellten) Lastwagens erstrecken.
Die Blattfederanordnung
22 kann von einem Teil (nicht dargestellt) ausgekragt
sein, der fest an dem Lastwagenrahmen (nicht dargestellt) montiert
ist, vorzugsweise mit Hilfe eines Mittelpfostens (nicht dargestellt).
Der fest montierte Teil kann ein gegenüberliegendes Ende der Blattfederanordnung
22 sein,
ist jedoch vorzugsweise ein Mittelteil derart, dass sich ein zweiter
Teil (nicht dargestellt) der Blattfederanordnung
22 in
Auskragweise von dem festen Montagepunkt in einer Richtung entgegengesetzt
zum Ende
24 erstreckt und damit allgemein ein "Kamelrücken"- (einhöckrig) Seitenprofil
repräsentiert
(nicht dargestellt). Ein solches "Kamelrücken"-System wird beschrieben in der
US-PS 2 831 674 (Brown et
al) mit dem Titel "Spring Suspension". Vorzugsweise umfasst
das entgegengesetzte Ende der Anordnung eine Lageranordnung, die
der Lageranordnung
26 entspricht, über welche sie an eine vordere
Achse des Lastwagens angeschlossen ist. Vorzugsweise ist das Aufhängesystem,
welches den gegenüberliegenden
Enden der Achse zugeordnet ist, z.B. auf der anderen Seite des Lastwagens
ein Spiegelbild der Blattfederaufhängeanordnung
20, die
hier beschrieben wird.
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Vorzugsweise
ist die Lageranordnung 26 symmetrisch um eine Längsachse
und auch symmetrisch um eine Achse von Seite zu Seite. Wie sich
am deutlichsten aus 2 ergibt, umfaßt die Lageranordnung 26 eine
obere Isolatorschale 30 sowie eine untere Klammerschale 50.
Die Isolatorschale 30 ist an eine Achsklammer 82 angeschweißt, die
in einer Ausnehmung 33 aufgenommen ist, welche in der oberen
Oberfläche
der Schale 30 ausgebildet ist. Allgemein wird dies an der
ursprünglichen
Ausrüstung ausgeführt. Eine
Nachrüstung
der vorliegenden Erfindung umfasst den Ersatz der herkömmlichen
unteren Lagerkappe und der Elastomerelemente nach dem Stand der
Technik. Die Isolatorschale 30 und die Klammerkappe 50 sind
miteinander verbunden über vier
Schrauben 28A (zwei geschnitten dargestellt, wobei die
Muttern 28B zur Klarheit entfernt wurden), die in den vier
Bohrungen 30A (von denen nur zwei dargestellt sind) aufgenommen
sind. Die Schale 30 und die Klammerkappe 50 definieren
zusammen eine Eingangsöffnung 26A sowie
eine Ausgangsöffnung 26B,
durch welche sich die Blattfederanordnung 22 hindurch erstreckt,
während
deren Ende nach außen
vorragt über
die Ausgangsöffnung 26B hinaus.
Die mittlere Blattfeder 23 besitzt einen Sicherheitskopf 32,
der dazu dienen kann, die Blattfederanordnung 22 in der
Lageranordnung 26 für
den Fall zu halten, dass die Achse 80 in einer anderen Weise
von dem Lastwagen gelöst
wird.
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Ein
oberes gebundenes Lager 40 ist zwischen der Isolatorschale 30 und
der oberen Blattfeder 23 positioniert und in einer ebenen
oberen Ausnehmung 31 aufgenommen, die in der Unterseite
der Isolatorschale 30 ausgebildet ist. Ein Führungsstift 42A ist
integral mit dem oberen gebundenen Lager 40 ausgebildet
und ragt hiervon nach unten und ist in einer Öffnung 23A der Blattfederanordnung 23 aufgenommen.
Ein unteres gebundenes Lager 60 ist zwischen der Klammerkappe 50 und
der unteren Blattfeder 22 positioniert und ist in einer
sphärischen unteren
Ausnehmung 51 der Klammerkappe 50 aufgenommen.
Ein Führungselement 72 ist
an das untere gebundene Lager angeschlossen und ist in einer Öffnung 23B aufgenommen,
die in der untersten Blattfeder 23 ausgebildet ist. Vorzugsweise
sind das obere gebundene Lager 40 und das untere gebundene
Lager 60 nicht an die obere Isolatorschale 30,
die untere Klammerkappe 50 oder die Blattfederanordnung 22 derart
gebunden, dass sie leicht entfernt oder ersetzt werden kann.
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Die
Schrauben 28A sind angezogen, um eine kompressive Last
auf das obere gebundene Lager 40 und das untere gebundene
Lager 60 zu übertragen.
Wie nachfolgend im größeren Detail
diskutiert werden wird, umfassen die gebundenen Lager 40 und 60 obere
und untere elastomere Elemente 44 bzw. 64 und
dienen zum Absorbieren und Isolieren der Blattfederanordnung 22 von
verschiedenen Torsions-/Schwenkkräften, die
auftreten können,
wenn die Achse 80 ausgelenkt wird relativ zum Befestigungspunkt
der Blattfederanordnung 22.
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Unter
Bezugnahme auf die 2–7 umfasst
das obere gebundene Lager 40 ein starres unteres Element 42.
Das starre untere Element 42 ist integral ausgebildet mit
dem Führungsstift 42A und
besitzt auch eine sphärische
obere Oberfläche
sowie einander gegenüberliegende
Seitenlaschen 49 entlang einander gegenüberliegenden Seiten, die sich senkrecht
zu der F-A-Richtung erstrecken (siehe 3 und 7).
Die Laschen 49 dienen dazu, eine Rotation der obersten
Blattfeder 22 relativ zu dem unteren starren Element 42 um
eine vertikale Achse zu verhindern.
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Das
untere elastomere Element 44 ist an die sphärische Oberfläche 42B gebunden.
Das obere elastomere Element 44 umfasst elastomere Lagen 46A, 46B, 46C,
die an zwischenliegende Schichten 45A, 45B gebunden
sind. Die Schichten besitzen Löcher 47,
durch welche die elastomeren Lagen gebunden sind. Die elastomeren
Lagen und die Schichten definieren eine Kernöffnung 48. Die sphärische Oberfläche 42B,
die untersten elastomeren Lagen 46A, 46B und die
Schicht 46A besitzen eine sphärische Form. Die oberste elastomere
Lage 46A und die oberste Schicht 45B besitzen
eine rechteckförmige Ausbildung,
die komplementär
ist zur Form der ebenen oberen Ausnehmung 31.
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Vorzugsweise
ist das untere starre Element 42 aus einem verformbaren
Gußeisen
hergestellt. Die Schichten sind vorzugsweise aus kalt geschlagenem
Stahl hergestellt. Die elastomeren Lagen sind vorzugsweise aus natürlichem
Kautschuk oder einem anderen geeigneten elastomeren Material hergestellt.
Das obere gebundene Lager 40 ist vorzugsweise mittels eines Übergangsformverfahrens
hergestellt, wobei jedoch jegliches geeignete Verfahren zum Einsatz
kommen kann.
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Unter
Bezugnahme auf die 2, 3 und 8–10 umfasst
das untere gebundene Lager 60 ein oberes starres Element 62.
Das obere starre Element 62 besitzt eine obere Eingriffsoberfläche 62A (siehe 8 und 9),
eine untere sphärische Oberfläche 62B,
einen Schlitz 62C, einen Schlitz 62D sowie einander
gegenüberliegende
Seitenausnehmungen 69 (dargestellt in den 3, 8 und 10).
Die Seitenausnehmungen 69 entsprechen den Seitenausnehmungen 49 des
oberen gebundenen Lagers 40 und dienen der gleichen Antirotationsfunktion
in bezug auf die unterste Blattfeder 23.
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Das
untere elastomere Element 64 ist an die sphärische Oberfläche 62B gebunden.
Das untere elastomere Element 64 umfasst eine elastomere Lage 66 sowie
eine Schicht 65. Die elastomeren Lagen 66 und
die Schicht 65 sind jeweils vorzugsweise sphärisch ausgebildet
und definieren eine Kernöffnung 68.
Die untere Klammerkappe 50 besitzt eine Lippe 54,
die sich nach innen in die Öffnung 68 hinein erstreckt,
und sie umfasst einen Teil der untersten elastomeren Lage 66.
Vorzugsweise sind das obere starre Element 62, die elastomeren
Lagen 66, die Schicht 65 und das untere gebundene
Lager 60 aus den gleichen Materialien und durch die gleichen
Verfahren hergestellt, wie sie oben beschrieben wurden für das untere
starre Element 42, die elastomeren Lagen 46A, 46B, 46C,
die Schichten 45A, 45B bzw. das obere gebundene
Lager 40.
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Die
Blattfederaufhängeanordnung 20 kann
in der folgenden Weise montiert und installiert werden. Die obere
Isolatorschale 30 wird mit der Achsenklammer 82 vorverschweißt oder
in einer anderen Weise verbunden. Das obere gebundene Lager 40 wird
in die obere Ausnehmung 61 der Isolatorschale 30 eingesteckt.
Die Blattfederanordnung 22 wird dann unterhalb des oberen
gebundenen Lagers 40 derart montiert, dass der Führungsstift 42A in
der Öffnung 23A aufgenommen
wird. Das untere gebundene Lager 60 wird dann unter der
Blattfederanordnung 22 derart platziert, dass der Führungsstift 72 in
der Öffnung 23B aufgenommen
wird. Die untere Klammerkappe 50 wird über dem unteren gebundenen
Lager 60 platziert. Die Schrauben 28A werden in
die Bohrungen 30A eingesteckt, die die Isolatorschale 30 sowie
die untere Klammerkappe 50 überqueren. Die Schrauben 28A und
Muttern 28B werden dann angezogen, um die elastomeren Lagen 46A, 46B und 66 mit
der angestrebten Last zu komprimieren.
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Vorzugsweise
sind die Elastomerlagen vorkomprimiert von etwa 10 %–20 % ihrer
unbelasteten Dicke und stärker
bevorzugt 15 %. Es ist anzuführen, dass
die Lageranordnung Leerräume
definiert, um die elastomeren Elemente 44, 64 herum
und vorzugsweise deren Peripherien umgebend (d.h. auf deren Seiten
und vor und hinter diesen). Diese Leerräume und die Kernöffnungen 48, 68 gestatten
es, dass substantielle Flächen
der Elastomerlagen 46A, 46B und 66 sich
nach innen und nach außen
ausbauchen in Abhängigkeit
von der Kompression der Elastomerlagen. Dieses Ausbauchen gestattet
wiederum ein relativ großes
Ausmaß an
Vorkompression, während man
außerdem
eine geeignete weiche Federsteifigkeit für die Elastomerlagen erhält beim
Betrieb in Scherbelastung. Vorzugsweise besitzen die Elastomerlagen 46A, 46B und 66 einen
durchschnittlichen Formfaktor (d.h. ein Verhältnis von wirksamer Lastfläche zur
wirksamen Ausbauchfläche)
von zwischen etwa 1,0 und 4,0 und stärker bevorzugt um etwa 1,7 für das obere
gebundene Lager 40 und etwa 2,8 für das untere gebundene Lager 60.
Beispielsweise und nicht als Beschränkung anzusehen, liegt die
vertikale Federkonstante einer jeden Lageranordnung 26 bei etwa
129.000 Pfd./Zoll. In seitlicher Richtung (entlang R-L) und in der
Richtung von vorne nach hinten (entlang F-A) liegt die Federkonstante
bei etwa 35.100 Pfd./Zoll. In der Torsionsrichtung um die vertikale
Achse liegt die Steifigkeit bei etwa 497 Zoll-Pfd./Grad. In der
Schwenkrichtung um die seitliche Achse R-L oder der Achse von vorne
nach hinten F-A liegt die Steifigkeit bei etwa 1022 Zoll-Pfd./Grad.
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Wegen
der sphärischen
Konfiguration der elastomeren Elemente 44, 64 und
des Gesamtaufbaues der Lageranordnung 26 dient die Lageranordnung 26 zur
Isolierung und zur Aufnahme von Bewegung der Blattfederanordnung 22 in
im wesentlichen allen Schwenkrichtungen. Die elastomeren Elemente 44, 64 scheren
mit den entsprechenden oberen und unteren starren Elementen 42, 62,
da sie an deren äußeren Oberflächen gebunden
sind. Die oberen und unteren elastomeren Elemente 44, 64 scheren zur
gleichen Zeit relativ zu der oberen Isolatorschale 30 und
der unteren Klammerkappe 50 als Ergebnis der Konfiguration
der Ausnehmungen 31 und 51 (einschließlich der
Lippe 54) und auch als Ergebnis des durch Vorkompression
induzierten Reibeingriffes zwischen dem elastomeren und dem relativ
rauh gegossenen Metall der Schale 30 und der Kappe 50.
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Die
elastomeren Lagen 46A, 46B und 66 wirken
in Scherbelastung in allen Schwenkrichtungen zwischen der Blattfederanordnung 22 und
der Achse 80. Beispielsweise scheren die elastomeren Elemente 44, 64 um
eine Achse parallel zur Länge
der Blattfederanordnung 22 (d.h. parallel zur F-A-Richtung). Die
Lageranordnung 26 gestattet auch eine relative Rotation
zwischen der Blattfederanordnung 22 und der Achse 80 um
eine Achse parallel zur Achsenlänge.
Darüber
hinaus gestattet die Lageranordnung 26 eine relative Rotation
zwischen der Blattfederanordnung 22 und der Achse 80 um
eine vertikale Achse. Die Lageranordnung 26 gestattet auch
eine relative Rotation um jede Kombination der obigen Achsen.
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Ein
signifikanter Vorteil, der durch die Lageranordnung 26 bereitgestellt
wird, liegt darin, dass die Lebensdauer der elastomeren Lagen substantiell verlängert werden
kann, verglichen mit dem Stand der Technik. Da die elastomeren Lagen
beim Einsatz komprimiert sind, wird die Ermüdung der elastomeren Lagen,
die unter Scherbelastung arbeiten, substantiell reduziert.
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Ein
weiterer signifikanter Vorteil, der durch die Lageranordnung 26 bereitgestellt
wird, liegt darin, dass die sphärischen
elastomeren Elemente eine unerwünschte
Auslenkung der Achse relativ zu der Federanordnung minimieren. Die
sphärischen Formen der
elastomeren Lagen, die sphärischen
Formen der Schichten, die Kombination der übereinanderliegenden Schichten
und Elastomeren sowie die Vorkompression dienen alle dazu, um die
lineare Bewegung zwischen der Achse 80 und dem Ende der
Blattfederanordnung 22 zu minimieren.
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Darüber hinaus
können
das obere gebundene Lager 40 und das untere gebundene Lager 60 leicht,
bequem und getrennt ersetzt werden. Die Bedienungsperson muss lediglich
die Blattfederanordnung 20 demontieren durch die Umkehr
der Montageschritte mit Ausnahme des Schrittes der Befestigung der
Isolatorschale 30 an der Achse 82 und die Anordnung
wieder montieren unter Einsatz anderer oberer und/oder unterer gebundener
Lager 40, 60. Außerdem lässt sich das Blattfederaufhängesystem 20 einfach
und kostengünstig
nachrüsten
bei bereits existierenden Lastwagen, wie zuvor beschrieben. Darüber hinaus
gestattet die Lageranordnung 26 den Einsatz eines genauen
Ausmaßes
und einer Verteilung der Vorkompression, um die Leistungsfähigkeit der
elastomeren Lagen 46A, 46B und 66 zu
verbessern.
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Die
Blattfederaufhängevorrichtung 20 ist
darüber
hinaus mit einem Einstellmechanismus 17 versehen, welche
es der Bedienungsperson gestattet, selektiv die Lageranordnung 26 und
die Achse 80 relativ zu der Blattfederanordnung 22 zu
positionieren und zu befestigen. Eine derartige Einstellung kann erstrebenswert
sein, um die benachbarten Achsen aufeinander auszurichten oder z.B.
das richtige Fahrzeugspuren aufrechtzuerhalten.
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In
Bezug auf die 2 und 8-10 umfasst
der Einstellmechanismus den Führungsstift 72 und
einen Gewindebolzen 74. Der Führungsstift 72 wird
derart in dem Schlitz 62B positioniert, dass sich ein Teil
hiervon in die Öffnung 23B der
untersten Blattfeder 23 hineinerstreckt. Der Führungsstift 72 ist vorzugsweise
gerade etwas kleiner als die Öffnung 23B in
allen Dimensionen. Der Schlitz 62D besitzt eine Länge größer als
die entsprechende Länge
des Führungsstiftes 72 in
der F-A-Richtung. Der Bolzen 74 erstreckt sich durch die
Schlitze 62C und 62D. Der Schlitz 62C kommuniziert
mit dem Schlitz 62D und besitzt in einer ähnlichen
Weise eine Länge,
die größer ist
als der Durchmesser des Bolzens 74 entlang der F-A-Richtung.
Der Führungsstift 72 besitzt
eine Gewindebohrung 72B, durch welche sich der Bolzen 74 hindurch
erstreckt. Die nach oben gerichtete Eingriffsfläche 72A (die in dem
Schlitz 62D positioniert ist) trägt innen eine Reihe von parallelen
Zahnungen, d.h. alternierende Rippen und Schlitze. Die Zahnungen
erstrecken sich senkrecht zu der F-A-Richtung. Der Führungsstift 72 weist
auf seiner unteren Eingriffsoberfäche 72A komplementäre Zahnungen
auf.
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Um
die Relativpositionen der Lageranordnung 26 und der Blattfederanordnung 22 einzustellen,
kann die Bedienungsperson einen Schraubenschlüssel einsetzen oder ein anderes
geeignetes Werkzeug, um die Schrauben 28A zu lösen und
den Bolzen 74 aus dem Führungsstift 72 herauszudrehen.
Dies erhöht
den Abstand zwischen dem Bolzenkopf und dem Führungsstift 72. Der
Führungsstift 72 kann
hiernach angehoben werden, um die Zahnungen der Eingriffsoberfläche 72A von
den Zahnungen der Eingriffsoberfläche 62A zu lösen. Der
Führungsstift 72 und
der Bolzen 74 können
dann an den Schlitzen 62C, 62G in der F-A-Richtung
in jeder Richtung entlang geschoben werden (durch Bewegen der Achse).
Auf diese Weise werden die Relativpositionen des Führungsstiftes 72 und
des unteren starren Elementes 62 und dementsprechend die
Blattfederanordnung 22 und die Lageranordnung 26 geändert.
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Hierauf
kann der Bolzen 74 angezogen werden, um den Führungsstift 72 wieder
an dem unteren starren Element 62 zu befestigen. Der sich
ergebende Wiedereingriff der Zahnungen der Eingriffsoberflächen 72A und 62A verhindert
eine unbeabsichtigte Bewegung der Lageranordnung 26 relativ
zur Blattfederanordnung 22 entlang der F-A-Richtung. Vorzugsweise
ist der Führungsstift 72 bewegbar über einen Bereich
zwischen etwa + oder –0,25
Zoll entlang der F-A-Richtung. Die relativen Dimensionen des Führungsstiftes 42A und
der Öffnung 23A werden
so ausgewählt,
dass ein gewisses Spiel ermöglicht
wird zwischen dem Führungsstift 42A und
den Seitenwänden
der Öffnung 23A über diesen
Bewegungsbereich. Die Seitenlaschen 49, 69 verhindern,
dass die gebundenen Lager 40, 60 sich drehen relativ
zur Federanordnung 22, wenn der Bolzen 74 gelöst oder angezogen
wird.
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Der
Führungsstift 72 wird
vorzugsweise durch Gießen
oder aus einem Stangenmaterial hergestellt, welches bearbeitet wird,
um die Zahnungen der Eingriffsoberfläche 72A auszubilden.
Die Zahnungen 62A können
in dem unteren starren Element 62 ausgebildet werden durch
Bearbeiten, Gießen oder
irgendeine andere geeignete Technik.
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Die
Relativpositionen der Schale 30, der Kappe 50 sowie
des oberen und des unteren gebundenen Lagers 40, 60 können umgekehrt
werden, wenn dies erstrebenswert ist. Es kann auch in Betracht gezogen
werden, dass die Ausnehmung 31 sphärisch ausgebildet sein kann,
wobei das obere elastomere Element entsprechend modifiziert wird, dass
es passt.
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Das
Voranstehende soll die vorliegende Erfindung erläutern und soll nicht als Einschränkung angesehen
werden. Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform dieser Erfindung
erläutert
wurde, leuchtet dem Sachverständigen
auf diesem Gebiet ohne weiteres ein, dass viele Modifikationen der
beispielhaften Ausführungsform
möglich
sind, ohne materiell von der neuen Lehre und den Vorteilen der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollen auch alle derartige
Modifikationen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung mit einbezogen
werden, wie sie in den Ansprüchen
definiert ist. In den Ansprüchen
sollen die Maßnahmen
und Funktionen die beschriebenen Strukturen abdecken wie auch äquivalente
Strukturen. Dementsprechend soll die voranstehende Beschreibung
die Erfindung erläutern
und nicht als Beschränkung
der speziell beschriebenen Ausführungsformen
angesehen werden, wobei derartige Modifikationen der beschriebenen
Ausführungsformen
wie auch andere Ausführungsformen
in den Rahmen der beigefügten
Ansprüche
eingeschlossen sein sollen. Die Erfindung wird in den nachfolgenden
Ansprüchen
definiert, wobei Äquivalente
der Ansprüche
hierin einzuschließen sind.