DE1805139C3

DE1805139C3 - Progressive leaf spring

Info

Publication number: DE1805139C3
Application number: DE19681805139
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Möhl, Steffen, Dipl.-Ing., Skodsborg (Dänemark)
Priority date: 1967-11-08
Filing date: 1968-10-25
Publication date: 1977-06-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine progressiv wirkende Blattfeder, bestehend aus einer weichen Oberfeder mit einem Paket verhältnismäßig dünner Federblätter und einer Unterfeder mit einem einzigen dikken Federblatt, welches zusammen mit der Oberfeder eingespannt ist und dessen Oberseite eine Krümmung von der Oberfeder weg aufweist, so daß sie bei unbelasteter Feder einen Spalt mit der Oberfeder bildet.The invention relates to a progressively acting Leaf spring, consisting of a soft top spring with a package of relatively thin spring leaves and a lower spring with a single thick spring leaf, which together with the upper spring is clamped and the top has a curvature away from the upper spring, so that it forms a gap with the upper spring when the spring is not loaded.

Damit man bei einem Kraftwagen, z. B. einem Lastkraftwagen, unter allen vorkommenden BeIa- ₄„ etungsverhältnissen eine einwandfreie Federung ertiält, verwendet man oft eine progressive Federung, was bedeutet, daß die Federn derart ausgebildet sind, daß sich ihr Widerstand mit erhöhter Belastung vergrößert. Dies wird üblicherweise mittels einer Hilfsfeder erreicht, die oberhalb oder unterhalb der üblichen Feder oder Hauptfeder montiert ist. Wenn die Belastung eine gewisse Größe erreicht, tritt die Hilfsfeder in Wirksamkeit, um die Hauptfeder zu unterstützen und zu verstärken.So that in a motor vehicle, z. As a truck, etungsverhältnissen under all occurring BeIa- ₄ "ertiält proper suspension, one often uses a progressive suspension, which means that the springs are designed such that their resistance increases with increased loading. This is usually achieved by means of an auxiliary spring which is mounted above or below the usual spring or main spring. When the load reaches a certain level, the auxiliary spring comes into effect to support and strengthen the main spring.

Bei dieser Anordnung erhält man für geringe Belastungen eine weichere Abfederung und niedrige Schwingungszahlen in der Nähe der Grenze, wo die Hilfsfeder in Wirksamkeit tritt. An diesem Punkt erhält die Federcharakteristik einen scharfen Knick, (der eine Diskontinuität in de. Schwingungszahl ergibt, welche vor diesem Punkt für zunehmende Belastung fallend ist, welche aber an diesem Punkt plötzlich einen sehr wesentlich höheren Wert erhält, der danach wieder kontinuierlich fallend sein wird. Diese Diskontinuität in der Schwingungszahl macht sich für den Fahrer des Kraftwagens und seine eventuellen Mitfahrer sehr unangenehm bemerkbar und führt auch bei Lastkraftwagen zu unerwünschten Unregelmäßigkeiten in der Abfederung.With this arrangement one obtains for low loads a softer cushioning and lower vibrations near the limit where the Auxiliary spring comes into effect. At this point the spring characteristic takes on a sharp kink, (which results in a discontinuity in the number of vibrations, which is falling before this point for increasing load, but which is at this point suddenly receives a very much higher value, which will then be continuously falling again. This discontinuity in the number of vibrations makes itself felt for the driver of the motor vehicle and his eventual ones Passengers are very uncomfortably noticeable and also leads to undesirable effects in trucks Irregularities in the cushioning.

Es sind viele Versuche gemacht worden, um die genannten Nachteile der oben genannten Art einer progressiven Federungsvorrichtiing zu mildern. So ise eemäß der USA.-Patentschrift £ u£irSI & schwedischen Patentschrift 689 vorgeschlagen, eine aus einem Paket verhäftnismäßig dünnerFederblätter gebildete Oberfeder iutrnmen mit einer steifen Unterfeder mit ebener Obe« anzuwenden, gegen welche s.chdie Obersterbei steigender Belastung abwalzt Diese Vor-Stung hat sich indessen deswegen als unzweckmX gezeigt, weil man zu Beginn der Abwälzung Sne Diskonüdtät in sowohl den Be astungsverhaltnissen als auch der Schwingungszahl der Federvorrichtung erhält. Andere und konstruktiv ganz abeichende Versuche, die übliche Federcharakteristik Blattfeder zu ändern, sind beispielsweise in den Patentschriften 445 294 und 1008 358 sowTein, Jg- 54, Nr. 10, Oktober .952, S. 232 bis 234, beschrieben. . .Many attempts have been made to overcome the disadvantages of the aforementioned type of a to mitigate progressive suspension device. So is according to the USA patent specification £ u £ irSI & Swedish patent specification 689 suggested one of a package as a rule of thumb The upper spring formed by thinner leaves is connected to a stiff lower spring with a flat spring Obe «to apply against which s.ch the Obersterbei with increasing load. This advantage has, however, proven to be inexpedient shown, because at the beginning of the shift one sne Diskonüdtät in both the loading conditions as well as the number of vibrations of the spring device. Different and constructively completely deviating Attempts to change the usual spring characteristics of the leaf spring are, for example, in the Patents 445 294 and 1008 358 sowTein, Jg-54, No. 10, October, 952, p. 232 to 234. . .

Zweck der Erfindung ist, bei einer progressiv wirkenden Blattfeder eine wenigstens innerhalb des ersten Teils des progressiven Bereichs knickfre.e Federcharakteristik und eine konstante Schw.neungszahl zu bewirken.The purpose of the invention is, in the case of a progressively acting leaf spring, at least one within the first part of the progressive range, kink-free spring characteristics and a constant number of oscillations to effect.

Dies ist dadurch erreicht, daß die Krümmung der Oberseite der Unterfeder (12) in beiden Richtungen von de zentralen Einspannstelle aus beträchtlich derart zunimmt, daß die Krümmung einen^ Höchstwert in einem Punkt erreicht, dessen Abstand von Ir Einspannstelle etwa ein Drittel der freien Lange de Unterfeder beträgt, und daß das Produkt des Elastizitätsmoduls der Unterfeder 12) und des Trägheitsmoments dieser Feder im Emspannquerschn.tt mindestens viermal so groß ist wie d,e Gesamtsumme 3es entsprechenden Produkts sämtl.cher Fcderblatter der Oberfeder (10). Eine solche Feder weist innerhalb des Bereichs des ersten Drittels der freien Lange der Unterfeder eine knickfreie Federcharaktensük und eine konstante Schwingungszahl unabhängig von der Belastung auf.This is achieved by the curvature of the The top of the lower spring (12) is considerable in both directions from the central clamping point increases so that the curvature has a maximum value reached at a point whose distance from Ir clamping point is about a third of the free length of the lower spring, and that the product of the Modulus of elasticity of the lower spring 12) and the moment of inertia this spring in the Emspannquerschn.tt is at least four times as large as d, e total 3 of the corresponding product of all leaflets the upper spring (10). Such a spring points inside the area of the first third of the free length of the lower spring has a kink-free spring character and a constant number of vibrations independent of the load.

Zur näheren Erläuterung dieses. Erfindungsgedankens sei auf die Zeichnung hingewiesen. Es zeigtTo explain this in more detail. According to the idea of the invention, reference is made to the drawing. It shows

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen, progressiv wirkenden Feder undF i g. 1 shows a schematic side view of the progressively acting spring according to the invention and

F i g. 2 ein Diagramm über verschiedene Federungscharakteristiken. F i g. 2 shows a diagram of various suspension characteristics.

Die in F i g. 1 dargestellte, progressiv wirkende Feder besitzt eine weiche Oberfeder 10, die aus einer Anzahl verhältnismäßig dünner Federblätter besteht und an den Enden in üblicher Weise mit FederaugenThe in F i g. 1 shown, progressively acting spring has a soft top spring 10, which consists of a There is a number of relatively thin spring leaves and in the usual way with spring eyes at the ends

11 ausgebildet sein kann, beispielsweise zur Verbindung der Oberfeder mit einem Fahrgestell, und eine aus einem einzigen Federblatt bestehende Unterfeder 12, wobei die Oberfeder und die Unterfeder, wie bei 13 angedeutet ist, zentral eingespannt und eingerichtet sind, um an der Einspannstelle beispielsweise mit einem Radträger verbunden zu sein. Die Unterfeder11 can be designed, for example to connect the upper spring to a chassis, and a Lower spring 12 consisting of a single spring leaf, the upper spring and the lower spring, as in 13 is indicated, are clamped centrally and set up in order to, for example, at the clamping point to be connected to a wheel carrier. The lower spring

12 hat eine konvexe Krümmung auf der Oberseite, und die Krümmung steigt von der Einspannstelle 13 auf jeder Seite derselben stark an, um einen Höchstwert in einem Punkt zu erreichen, dessen Abstand von der Einspannstelle etwa ein Drittel der freien Länge der Unterfeder beträgt. Zwischen der Oberseite der Unterfeder und der Unterseite der Oberfeder ist bei unbelasteter Feder ein Spalt 14 auf jeder Seite der Einspannstelle 13 vorhanden. Bei Belastung der Feder wird dieser Spalt ausgeglichen, und zwar infolge der Durchbiegung der Oberfeder 10 unter sukzessiver Verschiebung des Belastungspunktes zwischen Oberfeder und Unterfeder gegen das Feder-12 has a convex curvature on the top, and the curvature rises from the clamping point 13 on either side of the same, to reach a maximum value in one point, its distance from the clamping point is about a third of the free length of the lower spring. Between the top the lower spring and the underside of the upper spring is a gap 14 on each when the spring is unloaded Side of the clamping point 13 available. When the spring is loaded, this gap is compensated for, namely as a result of the deflection of the upper spring 10 with successive displacement of the load point between Upper spring and lower spring against the spring

ende hin. Über die erste Strecke dieser Bewegung innerhalb des obenerwähnten »Drittels der freien Länge« kann die Schwingungszahl annähernd konstant gehalten werden, gleichzeitig wie der Tangentenwinkel der Federcharakteristik kontinuierlich zunimmt. Mit Rücksicht auf die Belastung entspricht diese Strecke etwa einer Steigung von der Belastung bei Beginn der Progressivität zu einer etwa doppelt so großen Belastung. Für diesen ersten Teil des progressiven Bereiches ist es sehr wichtig, die ungelähr konstante Schwingungszahl und die erwähnte Steigung im Tangentenwinkel zu erzielen. Die übrigen zwei Drittel der freien Länge können eine konstante Krümmung oder andere Form haben, ohne daß die Eigenschaften der Abfederung sonderlich beeinflußt werden. Bei Höchstbelastung liegt die Oberfeder mit ihrer Unterseite gegen die ganze Oberseite der Unterfeder an, indem die Federn bei Höchstbelastung die in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien markierte Lage einnehmen.the end. Over the first stretch of this movement within the above-mentioned "third of the free." Length «the number of vibrations can be kept almost constant, at the same time as the tangent angle the spring characteristic increases continuously. With regard to the load corresponds this distance is about a slope from the load at the beginning of the progressivity to about a double so great burden. For this first part of the progressive area it is very important to know the approx To achieve a constant number of vibrations and the mentioned slope in the tangent angle. The remaining two thirds of the free length can have a constant curvature or some other shape without the Properties of the cushioning are particularly influenced. At maximum load the upper spring is with their underside against the entire upper side of the lower spring, by the springs at maximum load the assume the position marked in FIG. 1 by dash-dotted lines.

Erfindungsgemäß ist nun das Produkt des Elastizitätsmoduls E₁₁ der Unterfeder 12 und des Trägheitsmoments /„ dieser Feder im Einspanniiuerschnitt. d. h. E₁, ■ /„, mindestens viermal so groß wie die Gesamtsumme des entsprechenden Produkts sämtlicher Federblätter in der Oberfeder 10, d. h. 2' (E_n ■ I_n), falls der Elastizitätsmodul dieser Federblätter mit E₀ und deren Trägheitsmoment im Einspannquerschnitt mit /₍₎ bezeichnet werden. Für die erfindungsgemäße, progressiv wirkende Feder gilt somit das Verhältnis derungscharakteristik der erfindungsgemäßen. progressiv wirkenden Feder ist in der durch volle Linien veranschaulichten Kurve festgehalten. Diese Kurve hat einen einleitenden linearen Bereich u. welcher der Durchbiegung lediglich der Oberfeder 10 entspricht, und einen progressiven Bereich b, welcher der Durchbiegung sowohl der Oberleder 10 wie der Unterleder 12 entspricht. Für die Durchbiegung in diestm Bereich nilt das VerhältnisAccording to the invention, the product of the modulus of elasticity E _{11 of} the lower spring 12 and the moment of inertia of this spring in the clamping cross section is now. ie E ₁ , ■ / ", at least four times as large as the total sum of the corresponding product of all spring leaves in the upper spring 10, ie 2 ' (E _n ■ I _n ), if the modulus of elasticity of these spring leaves is E ₀ and their moment of inertia in the clamping cross-section with / _{() can be} designated. For the progressively acting spring according to the invention, the ratio of the change characteristic of the invention therefore applies. progressively acting spring is shown in the curve illustrated by solid lines. This curve has an introductory linear area u. Which corresponds to the deflection only of the upper spring 10, and a progressive area b which corresponds to the deflection of both the upper leather 10 and the lower leather 12. For the deflection in this area, the ratio is nil

I₁,I ₁ ,

,. 4,. 4th

Es wird im Diagramm gemäß Fig. 2 angenommen, daß die Ordinate die Belastungskraft auf die Feder, mit P bezeichnet, darstellt, während es angenommen wird, daß die Abskizzc die Durchbiegung der Feder, mit d bezeichnet, darstellt. Die gestrichelte Gerade 14 stellt die Federungscharakteristik einer übliehen Blattfeder ohne Progressivität dar. und es ist ersichtlich, daß die Durchbiegung einer solchen Feder zur Belastung direkt proportional ist. Die Fe d -It is assumed in the diagram according to FIG. 2 that the ordinate represents the loading force on the spring, denoted by P , while it is assumed that the sketch represents the deflection of the spring, denoted by d. The dashed straight line 14 represents the suspension characteristics of a usual leaf spring without progressiveness. It can be seen that the deflection of such a spring is directly proportional to the load. The Fe d -

1)1)

falls man wünscht, daß die Feder eine konstante Schwingungszahl unabhängig von der Belastung haben ,. soll. Durch Erhöhung des Verhältnissesif it is desired that the springs have a constant number of oscillations regardless of the load ,. target. By increasing the ratio

2 (£„·/„>2 (£ "· /">

auf 10 bis 15 kann man eine übel-progressive Federungscharakteristik im Bereich b gemäß der strichpunktierten Kurve 16 im Diagramm laut F i g. 2 erreichen. Gleichzeitig kann das die Unterleder 12 bildende dicke Federblatt aus einem Material mit gerin-on 10 to 15 one can see an ill-progressive suspension characteristic in area b according to the dash-dotted curve 16 in the diagram according to FIG. Reach 2. At the same time, the thick spring leaf forming the lower leather 12 can be made of a material with a low

j₅ gerer Bruchfestigkeit hergestellt werden.j ₅ lower breaking strength can be produced.

Zur Erzielung der größtmöglichen Wirtschaftlichkeit kann man zweckmäßigerweise die Unterfeder 12 von der Einspannstelle 13 gegen die freien Luden hin (oder gegen das freie Ende hin, falls es sich um eine progressive Feder handelt, die nicht an der Mitte, sondern am einen Ende eingespannt ist und an dem anderen Ende ein Federauge hat. wie /. B. eine viertelelliptische Feder) mit abnehmendem Querschnitt ausbilden, gleichzeitig wie der Oberseile diesel Feder eine solche Form in unbelastetem Zustand gegeben wird, daß die Blätter der Oberleder über den größten Teil ihrer Länge eine konstante Krümmungsänderung unter Durchbiegung zur Höchstbelastung erhalten. Es läßt sich hierdurch erzielen, daß derIn order to achieve the greatest possible economy, the lower spring 12 from the clamping point 13 towards the free loops (or towards the free end, if it is a progressive spring, which is clamped not at the middle, but at one end and at the the other end has a spring eye. how /. B. a quarter elliptical spring) with decreasing cross-section train, at the same time as the upper ropes diesel spring given such a shape in the unloaded state that the leaves of the upper leather have a constant change in curvature over most of their length received under deflection to the maximum load. It can thereby be achieved that the

₄„ größte Teil sowohl der Oberfeder wie der Unterleder eine etwa konstante Biegespannung erhält, die der für jede Feder zulässigen Biegespannung bei Höchstbelastung entspricht. ₄ “Most of both the upper spring and the lower leather receive an approximately constant bending stress, which corresponds to the bending stress admissible for each spring at maximum load.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Progressive leaf spring, consisting of a soft top spring with a package proportionately thin spring leaves and a lower spring with a single thick spring leaf, which is clamped together with the upper spring is and the top has a curvature away from the upper spring, so that it is unloaded The spring forms a gap with the upper spring, characterized in that the curvature of the upper side of the lower spring (12) increases considerably in both directions from the central clamping point, such that the curvature reaches a maximum value in a puncture whose distance from the clamping point about a third of the free length of the lower spring, and that the product of the modulus of elasticity the lower spring (12) and the moment of inertia of this spring in the clamping cross-section is at least four times the total of the corresponding product of all

Upper spring leaves (10).

2525th