Die Erfindung betrifft eine Pendelfederung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Pendelfederungen sind aus der Kraftfahrzeugindustrie in unterschiedlichen

Ausführungsformen bekannt. Sie finden insbesondere bei schweren Nutzfahrzeugen mit mehr als einer angetriebenen Achse Einsatz. Ein typisches Einsatzgebiet für

Pendelfederungen sind drei- oder vierachsige Sattelzugmaschinen oder Lastkraftwagen mit Kippaufbau mit zwei heckseitigen Antriebsachsen. Die beiden Antriebsachsen sind pro Fahrzeugseite an nur jeweils einem in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Blattfederpaket abgestützt. Dabei ist eine der Antriebsachsen am in Fahrrichtung vorderen und eine am hinteren Ende des jeweiligen Blattfederpaketes befestigt. Das Blattfederpaket selbst ist jeweils üblicherweise mit Spannbügeln an einem Lagerschemel befestigt, welcher um eine in Fahrzeugquerrichtung weisende Achse drehbar an der Tragstruktur des Zugfahrzeugs angelenkt ist. Besonders große Fahrbahnunebenheiten in Fahrzeuglängsrichtung können durch diese Anordnung über eine Kippbewegung der Pendelfeder in Front- oder Heckrichtung ausgeglichen werden. Pendelfedern bewirken einen sehr gleichmäßigen Fahrbahnandruck hintereinander angeordneter Antriebsräder, was sich positiv auf die Traktion des Nutzfahrzeugs auswirkt.

Aus der DE 42 23 036 A1 ist eine Pendelfederung bekannt. Sie ist an einem

Nutzfahrzeug mit Längsträgern und zwei in Fahrzeugquerrichtung weisenden und in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandeten Fahrzeugachsen befestigt. Die Pendelfederung weist ein Federpaket aus jeweils vier übereinander angeordneten Stahlblattfedern auf, welche sich in Einbaulage im Wesentlichen in

Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Das Federpaket ist mit Hilfe von Spannbügeln und einer Spannplatte an einem Lagerschemel befestigt, welcher um eine in

Fahrzeugquerrichtung weisende Drehachse schwenkbar mit dem Längsträger verbunden ist. In Fahrzeuglängsrichtung gesehen ist eine der beiden Fahrzeugachsen vor und die zweite hinter der Drehachse in Fahrzeughochrichtung am Federpaket abgestützt. Die Drehachse verläuft unterhalb des Federpaketes durch ein Drehlager im Lagerschemel. Die vorgeschlagene Pendelfederung ist in ihrer Fertigung teuer. Ihre Montage ist überdies komplex und zeitaufwendig. Ein Einbau der vorgeschlagenen Pendelfederung erfordert einen sehr großen Bauraum. Das hohe Gewicht dieser Pendelfederung wirkt sich überdies nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch und die Nutzlast des Nutzfahrzeugs aus.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pendelfederung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche im Hinblick auf ein möglichst geringes Gewicht und auf eine kostengünstige Großserienfertigung weiter verbessert ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Pendelfederung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches ein Tragstrukturbauteil und mindestens zwei in Fahrzeugquerrichtung weisende und in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandete Fahrzeugachsen aufweist. Unter "Fahrzeugachsen" sind hier insbesondere Fahrwerksachsen in Starrachsbauweise - vorzugsweise Antriebsachsen - zu verstehen. Der Einsatz einer Pendelfederung ist in der Regel nur in Verbindung mit Starrachsen sinnvoll. Die Pendelfederung umfasst einen in etwa stabförmigen, quer zu seiner Mittellängsachse elastisch biegbaren Federkörper. Als "stabförmig" werden hier insbesondere Bauteile bezeichnet, deren Längsausdehnung groß im Vergleich zu ihren übrigen Abmessungen ist. Dazu gehören beispielsweise Flachstäbe oder auch

Blattfedern. Der vorschlagsgemäße Federkörper erstreckt sich in Einbaulage im

Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und ist um eine in Fahrzeugquerrichtung weisende Drehachse schwenkbar mit dem Tragstrukturbauteil verbunden, wobei als "verbunden" auch über ein Zwischenglied realisierte, mittelbare Verbindungen zweier Bauteile bezeichnet werden. In Fahrzeuglängsrichtung gesehen ist eine Fahrzeugachse vor und eine weitere Fahrzeugachse hinter der Drehachse in Fahrzeughochrichtung am Federkörper abgestützt. Der Federkörper umschließt die Drehachse in

Fahrzeugquerrichtung betrachtet. Dies ist beispielsweise durch eine als Lagerstelle ausgestaltete Verdickung des Federkörpers im Bereich der Drehachse realisierbar, welcher vorzugsweise durch eine am Tragstrukturbauteil ausgebildete Lageraufnahme zumindest bereichsweise umschlossen ist. Vorteilhaft an der vorgeschlagenen Lösung ist unter anderem der Entfall einiger Bauteile der aus dem Stand der Technik bekannten Pendelfederung. So kann beispielsweise auf Spannbügel, Lagerschemel und Spannplatten verzichtet werden, was das Gewicht der Pendelfederung, Bauteilkosten den Montageaufwand maßgeblich reduziert. Insbesondere bietet die vorschlagsgemäße Pendelfederung gegenüber bekannten Lösungen eine erhebliche Bauraumersparnis, was unter anderem durch die Integration einer Lagerfunktion in den Federkörper erreicht werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Pendelfederung gemäß Anspruch 2 ist ein am Tragstrukturbauteil befestigter Lagerbock mit einem Lagerzapfen vorgesehen, wobei der Lagerzapfen mit seiner Mittellängsachse in Fahrzeugquerrichtung angeordnet und - in Fahrzeugquerrichtung betrachtet - vom Federkörper zumindest teilweise umschlossen ist. Eine mögliche Ausgestaltung ist beispielsweise eine Gestaltung des Federkörpers im Bereich des Lagerzapfens als eine zu diesem korrelierende Lagerhülse. Vorzugsweise fällt die Mittellängsachse des Lagerzapfens mit der Drehachse zusammen. Die vorschlagsgemäße Ausgestaltung stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, den Federkörper orthogonal zur Drehachse abzustützen. Durch eine gegenüber dem Stand der Technik geringeren Bauhöhe der Pendelfederung kann der Lagerbock überdies erheblich kleiner und damit leichter ausgelegt werden, was sich reduzierend auf den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrtzeugs auswirkt. Ein weiterer, maßgeblicher Vorteil gegenüber bekannten Lösungen mit konventionellen Federpaketen ist auch eine kinematisch wesentlich präzisere Drehbewegung des vorschlagsgemäßen Federkörpers. Dies ist vor allem bedingt durch eine reduzierte bauliche Komplexität der Pendelfederung und eine erheblich niedrigere Anzahl von im Fahrbetrieb relativbeweglicher Bauteile. Bei konventionellen Federungen hingegen kommt es zu Relativbewegungen zwischen Blattfeder und Federsattel. In der Folge kann es zum Scheuern der Blattfeder am

Fahrzeugrahmen und damit zu dessen Beschädigung kommen. Durch den

erfindungsgemäßen Entfall der Federbriden wird weniger Bauraum in

Fahrzeughochrichtung benötigt. Dieses ist vorteilhaft für den Bauraum von

Rahmenverschraubungen und für den sogenannten Bremsenf reigang. Wesentlicher Vorteil also ein Bauraumgewinn und eine Gewichtsreduzierung. Durch die

vorgeschlagene Ausführungsform können aber auch lastwechselbedingte

Schlingerbewegungen in Fahrzeugquerrichtung minimiert werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Pendelfederung nach Anspruch 3 ist der Federkörper über ein Lagerelement mit dem Lagerbock verbunden. Das Lagerelement ist beispielsweise als Gleitlager in Form einer Lagerbuchse, als

Lagerschale oder als Wälzlager realisierbar. Ein wesentlicher Vorteil dieser

Ausführungsform ist, dass - im Wesentlichen unabhängig von Werkstoffen des

Lagerzapfen und des Federkörpers - mit Hilfe des Lagerkörpers optimierte Lagerpaarung zwischen Lagerzapfen und Federkörper erreichbar sind. In einer bevorzugten

Ausführungsform ist das Lagerelement unmittelbar, ohne Zwischenbauteile, zwischen Federkörper und Lagerzapfen angeordnet. Es ist auch möglich, den Federkörper - insbesondere in glasfaserverstärkter Kunststoffausführung - auch ohne Zwischenelement auf dem Lagerzapfen anzuordnen.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante der Pendelfederung nach Anspruch 4 ist der Lagerkörper elastisch verformbar. Ein solcher Lagerkörper ist insbesondere als

Radialfederring oder auch als gummielastisches Elastomerelement realisierbar.

Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsvariante ein über eine Wirkung des Federkörpers hinaus erzielbarer zusätzlicher Feder-Dämpfer-Effekt gegenüber im

Fahrbetrieb auftretenden, insbesondere orthogonal zur Fahrzeugquerachse wirkenden Vibrationen. Eine besonders kostengünstige Ausführungsvariante ist mittels eines Elastomerkörpers realisierbar, welcher einerseits fest mit dem Lagerbock und

andererseits fest mit dem Federkörper verbunden ist. Eine mögliche Ausgestaltung ist dabei beispielsweise ein als dickwandiger Hohlzylinder gestalteter gummielastischer Lagerkörper, dessen äußere Zylinderfläche am Federkörper und dessen innere

Zylinderfläche am Lagerzapfen stoff-, kraft oder formschlüssig befestigt ist. Ein solcher Lagerkörper ist im Rahmen seiner Elastizität als federnd rückstellendes Drehlager einsetzbar. Derart gestaltete Drehlager stellen eine besonders kostengünstige Alternative zu Gleit- oder Wälzlagern dar. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist das Lagerelement am Außendurchmesser mit formschlüssigen Elementen versehen, die während eines Fertigungsprozesses in ein Formbett zur Herstellung des Federkörßers einlegbar ist. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine Fertigung des Federkörpers und Lagerelement im Verbund. Bei einer weiteren Ausführungsvariante liegen der

Elastomerkörper, der Lagerzapfen und der Federkörper lediglich ohne feste Verbindung aneinander an, wobei in diesem Fall ein Abschlussdeckel an der Stirnseite des

Lagerzapfens als Axialverlagerungssicherung vorzusehen ist Eine weitere Ausgestaltungsvariante der Pendellagerung gemäß Anspruch 5 liegt darin, dass der Federkörper im Wesentlichen aus einem Faserverbundwerkstoff besteht. Der vorschlagsgemäße Federkörper ist beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil realisierbar, wobei ein verwendeter Kunststoff vorzugsweise ungerichtete Mineral- oder

Metallkurzfasern aufweist. Durch eine geeignete Kombination beanspruchungsgerechter Materialien ist eine gewichtsoptimierte Gestaltung des Federkörpers möglich. Gerade Spritzgießen stellt überdies in der Großserienfertigung ein besonders kostengünstiges Herstellungsverfahren dar, welches bei der konstruktiven Auslegung von Bauteilen eine vergleichsweise hohe Gestaltungsfreiheit lässt. Zur Herstellung des Federkörpers sind aber auch mineralfaserverstärkte Metallwerkstoffe einsetzbar. Geeignete

Herstellungsverfahren sind dabei insbesondere Druck-, Vakuum- oder

Gravitationsgießen.

Es bleibt außerdem hervorzuheben, dass eine Durchgangsöffnung als Aufnahme des Lagerzapfens im Federkörper herstellungstechnisch besonders einfach realisierbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Pendelfederung nach Anspruch 6 weist der Faserverbundwerkstoff Fasern auf, welche im Wesentlichen in Längsrichtung des Federkörpers ausgerichtet sind. Ein Einsatz gerichteter Fasern ermöglicht eine kraftflussorientierte Ausrichtung der Fasern. Im erfindungsgemäßen Federkörper treten - aufgrund in Einbaulage hauptsächlich in Fahrzeughochrichtung auf ihn einwirkender Biegebelastungen - im Wesentlichen Zug- und Druckspannungen in Richtung seiner Mittellängsachse auf. In Mittellängsrichtung des Federkörpers ausgerichtete,

verstärkende Fasern erlauben deshalb eine besonders gewichtsoptimierte Auslegung der Pendelfederung. Diese Weiterbildung ermöglicht eine gewünschte Federwirkung bei minimalem Materialeinsatz. Die auf diese Weise erreichbare Gewichtseinsparung wirkt sich reduzierend auf den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs aus.

Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer Pendelfederung gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um einen Lastkraftwagen oder ein Zugfahrzeug eines Sattelschleppers. Die für die vorschlagsgemäße Pendelfederung beschriebenen Vorteile ergeben sich sinngemäß auch für das Kraftfahrzeug. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Pendelfederung ergeben sich aus

Kombinationen der aus den Unteransprüchen, der Zeichnung sowie der zugehörigen Figurenbeschreibung hervorgehenden Merkmale.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Teilbereich eines Kraftfahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pendelfederung und

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Pendelfederung gemäß Figur 1 im

Profilschnitt.

Figur 1 zeigt einen Teilbereich eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs 2 mit einer erfindungsgemäßen Pendelfederung 4, einem Tragstrukturbauteil 6 in Form eines Rahmenlängsträgers und zwei in Fahrzeugquerrichtung weisenden Fahrzeugachsen 8a und 8b. Im eingezeichneten Koordinatensystem zeigt die x-Richtung in

Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs, die y-Richtung zeigt in Fahrzeugquerrichtung und die z-Richtung weist in Fahrzeughochrichtung. Die Darstellung zeigt den Teilabschnitt des Kraftfahrzeugs 2 von der - in Fahrtrichtung F gesehen - linken Fahrzeugaußenseite aus betrachtet mit Blick in Fahrzeugquerrichtung. Die Pendelfederung 4 umfasst im Wesentlichen einen am Tragstrukturbauteil 6 befestigten Lagerbock 10, einen an diesem über ein Drehlager 15 um eine in Fahrzeugquerrichtung weisende Drehachse 14 schwenkbar angelenkten Federkörper 12 und zwei Federsättel 5a und 5b. Die Federsättel 5a und 5b sind jeweils über Spannmittel 7a und 7b an dem Betrachter zugewandten Enden der Fahrzeugachsen 8a und 8b befestigt und mit Hilfe von Gelenklagern 9a und 9b an den Enden der des Federkörpers 12 in Fahrzeughochrichtung abgestützt. Ein zylinderförmiger Lagerzapfen 16 (siehe auch Figur 2) - hier als kreisförmige Strichlinie angedeutet - ist an einer seiner Stirnseiten mit dem Lagerbock 10 fest verbunden. Der Lagerzapfen 16 ragt vom Lagerbock 10 zur - in Fahrtrichtung F gesehen - linken

Fahrzeugaußenseite hin ab. Seine Mittelängsachse weist in Fahrzeugquerrichtung und fällt mit der Drehachse 14 zusammen. Der Federkörper 12 bildet im Bereich des

Drehlagers 15 eine zylinderförmige Lagerhülse 17, welche den Lagerzapfen 16 - aus Fahrzeugquerrichtung betrachtet - vollständig umschließt. Über den Abschlussdeckel 11 , welcher an der dem Betrachter zugewandten Stirnseite des Lagerzapfens 16 befestigt ist, ist der Federkörper 12 am Lagerbock 10 fixiert. Der Federkörper 12 ist im Wesentlichen aus einem gewichtsoptimierten Verbundwerkstoff hergestellt.

Bei einer hier nicht dargestellten Variante, bei der das Lagerelement formschlüssig mit dem Federkörper verbunden ist, kann der Lagerdeckel 12 entfallen und durch eine Zentralmutter mit Scheibe ersetzt werden. Diese Ausgestaltung vereinfacht den

Herstellungsprozess maßgeblich.

Die hier dargestellte Pendelfederung 4 zeichnet sich - gegenüber konventionellen Federpakten durch einen besonders geringen Bauraumbedarf aus. Überdies weist die Pendelfederung 4 ein im Vergleich zu bekannten Lösungen maßgeblich reduziertes Gewicht auf, was sich insbesondere im Hinblick auf einen möglichst niedrigen

Kraftstoffverbrauch und höhere Nutzlast vorteilhaft auswirkt. Bei bekannten

Pendelfederungen übliche Bauteile, wie ein gusseiserner Lagerschemel, Spannbügel oder Spannplatten entfallen bei der vorschlagsgemäßen Anordnung vollständig. Ein maßgeblicher Vorteil gegenüber bekannten Lösungen ist auch eine wesentlich präzisere Führung der Drehbewegung des Federkörpers 12 um die Drehachse 14. Diese ist vor allem bedingt durch eine reduzierte bauliche Komplexität der Pendelfederung 4 und eine erheblich niedrigere Anzahl relativbeweglicher Bauteile. Durch die vorgeschlagene Ausführungsform können im Fahrbetrieb so beispielsweise lastwechselbedingte

Schlingerbewegungen in Fahrzeugquerrichtung minimiert werden.

In dieser Darstellung verdeckt ist auf der in Fahrzeugquerrichtung betrachtet

gegenüberliegenden Seite des Kraftfahrzeugs 2 ist eine zweite - gegenüber der

Pendelfederung 4 zur x-z-Ebene spiegelsymmetrisch aufgebaute - Pendelfederung angeordnet. Sie ist an einem hier nicht sichtbaren und zum Tragstrukturbauteil ebenfalls spiegelverkehrten zweiten Tragstrukturbauteil des Kraftfahrzeugs 2 befestigt. An der zweiten Pendelfederung sind die beiden dem Betrachter abgewandten Enden der Fahrzeugachsen 8a und 8b in Analogie zur sichtbaren Fahrzeugseite abgestützt.

Figur 2 zeigt einen Teilbereich der Pendelfederung 4 gemäß Figur 1. x-, y-, und z- Richtung sind analog Figur 1 ausgerichtet. Dargestellt ist ein orthogonal zur Drehachse 14 angelegter Profilschnitt des Drehlagers 15. Der Lagerzapfen 16 und die Lagerhülse 17 sind zueinander in etwa konzentrisch angeordnet. Ein Lagerelement 18 ist als

dickwandiger, mit seiner Mittellängsachse in Fahrzeugquerrichtung ausgerichteter Hohlzylinder ausgeführt. Das Lagerelement 18 besteht im Wesentlichen aus einem gummielastischen Werkstoff. Es liegt mit seiner äußeren Zylinderfläche an der

Lagerhülse 17 und mit seiner inneren Zylinderfläche am Lagerzapfen 16 an. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsvariante ein über eine Wirkung des Federkörpers 12 hinaus erzielbarer zusätzlicher Feder-Dämpfer-Effekt gegenüber im Fahrbetrieb auftretenden, insbesondere orthogonal zur Fahrzeugquerachse wirkenden Vibrationen. Das Drehlager 15 stellt eine besonders kostengünstige Alternative zu sonst üblichen Gleit- oder Wälzlagern dar.

Bei einer hier nicht dargestellten Ausführungsvariante der Pendelfederung 4 ist das Lagerelement 18 jeweils fest mit dem Lagerbock 16 und mit dem Federkörper 12 verbunden. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das Lagerelement 18 im Rahmen seiner Elastizität als federnd rückstellende Drehfeder wirkt. Eine Relativdrehung des

Federkörpers 12 gegenüber dem Lagerzapfen 16 ist bei dieser Ausführungsvariante allein über Scherbewegungen im Innern des Lagerelementes 18 umsetzbar.