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WO2008125076A1 - Blattfeder aus einem faser-kunststoff-verbundwerkstoff und krafteinleitungselement für dieselbe - Google Patents

Blattfeder aus einem faser-kunststoff-verbundwerkstoff und krafteinleitungselement für dieselbe Download PDF

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WO2008125076A1
WO2008125076A1 PCT/DE2008/000511 DE2008000511W WO2008125076A1 WO 2008125076 A1 WO2008125076 A1 WO 2008125076A1 DE 2008000511 W DE2008000511 W DE 2008000511W WO 2008125076 A1 WO2008125076 A1 WO 2008125076A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
leaf spring
force introduction
introduction element
fibers
plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2008/000511
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Voigt
Heiko Kempe
Andreas Schult
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFC Composite GmbH
Original Assignee
IFC Composite GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFC Composite GmbH filed Critical IFC Composite GmbH
Publication of WO2008125076A1 publication Critical patent/WO2008125076A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/366—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers made of fibre-reinforced plastics, i.e. characterised by their special construction from such materials
    • F16F1/368—Leaf springs
    • F16F1/3683—Attachments or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/10—Type of spring
    • B60G2202/11—Leaf spring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/70—Materials used in suspensions
    • B60G2206/71—Light weight materials
    • B60G2206/7101—Fiber-reinforced plastics [FRP]

Definitions

  • Leaf spring made of a fiber-plastic composite material and force introduction element for the same
  • the invention relates to a leaf spring made of a fiber-plastic composite material in which the fibers extend unabridged from an axial end of the leaf spring to its other end and are embedded in a plastic, and a force introduction element for this leaf spring.
  • a leaf spring with such a fiber profile is known for example from DE 10 2004 010 768 A1.
  • this has to fulfill its intended use on a medium force application area and two other force application areas at their axial ends.
  • These force introduction areas are used for fastening the leaf spring by means of separate fastening elements on the vehicle structure or on chassis components, so as to enable a cushioning of the same.
  • the end-side force introduction regions are immovably articulated by means of the fastening elements to the components assigned to them, it can not be ruled out to date that the central fastening region performs an undesired axial movement during deflection. This can lead to damage of the leaf spring structure, since the curved leaf spring is usually encompassed and fixed in this central force introduction region of metallic and half-shell fasteners.
  • EP 0 425 880 A1 proposes to arrange an intermediate layer between the metallic force introduction element and the spring body, which consists of a castable and hardening plastic.
  • the spring body is protected by the introduction of a protective layer between the same and the metallic fastener, but the production of such a fastening arrangement is judged to be very expensive and therefore expensive.
  • the invention has for its object to introduce a leaf spring made of a fiber-plastic composite material, which is formed in its central mounting portion such that a damage-free connection with a relevant force introduction element is possible for this.
  • the leaf spring should not have separations of individual fibers in order to let them run unabridged from one to the other axial end thereof.
  • this performs no axial movement in their use in their middle attachment portion.
  • the invention is based on the finding that receiving areas for a force introduction element can be created by a corresponding shaping of the leaf spring during their manufacture, into which components of this force introduction element can be positively and non-positively inserted.
  • This form and frictional connection between the leaf spring and the force introduction element allows a safe and distributed over a relatively large area force introduction into the leaf spring. Therefore, the mechanical stress of the leaf spring in the direction of its longitudinal extent during their use, on the one hand low, on the other hand, an axial movement of the leaf spring due to the positive and non-positive latching between said components is reliably avoided.
  • the invention initially relates to a leaf spring made of a fiber-plastic composite material in which the fibers extend unabridged from one axial end of the leaf spring to its other end and are embedded in a plastic.
  • the leaf spring in the region of a central mounting portion perpendicular to its longitudinal axis has at least one constriction into which a component of a force introduction element is positively and non-positively insertable.
  • the leaf spring in the area of the central fastening section, it has at least one bulge perpendicular to its longitudinal axis and perpendicular to the at least one constriction onto which a component of the force introduction element can be placed positively and non-positively.
  • the leaf spring allows that it can be gripped on this side form-fitting and non-positively by components of the force introduction element, wherein can be exercised on both sides of this component of the force introduction element, a leaf spring further fixing surface pressure.
  • the leaf spring has two opposite constrictions and two opposite bulges in their cross-sectional profile.
  • the constrictions are formed in those surfaces of the leaf spring whose surface normal are aligned substantially horizontally after installation of the leaf spring in a vehicle, and that the bulges are formed in those surfaces of the leaf spring whose surface normal in the installed state of the leaf spring are aligned substantially vertically.
  • the fiber volume of those fibers and the plastic volume of that plastic, which were displaced in the shaping of the leaf spring from the region of at least one constriction, arranged in the region of at least one bulge are.
  • a value of 5% to 15% of the width of the leaf spring is considered to be sufficient. tet to ensure the desired positive connection between the leaf spring and the central force introduction element.
  • the height of the at least one bulge preferably results from the material volume of the spring body displaced in the region of the constrictions and the axial length of the bulge.
  • a value for the height of the bulge of 10% to 20% of the total height of the leaf spring in the region of this bulge has proven to be advantageous in a particular design. If two opposing bulges are formed on the leaf spring, the height of each bulge will be between 5% and 10% of the total height of the leaf spring in the region of these bulges.
  • the axial length of the constrictions and the bulges is preferably approximately identical.
  • unidirectionally oriented synthetic fibers or synthetic fiber fabric are preferred, wherein the fibers are formed for example as glass fibers or carbon fibers, while as plastic an epoxy resin matrix or a thermoplastic matrix is preferred.
  • the leaf spring according to the invention is particularly suitable for installation in a motor vehicle and has, in addition to the central force introduction section at its axial ends in each case a further force introduction section.
  • the invention also relates to a force introduction element for a fiber composite leaf spring, which is formed at least in accordance with some of the described fiction, related features.
  • the force introduction element is designed in several parts, wherein at least a first fastening element for positive and non-positive engagement in the at least one recess of the leaf spring is formed, while at least a second Fastening element is formed for resting on the at least one bulge of the leaf spring.
  • the fastening elements of the force introduction element are designed to be connectable to one another.
  • the connection of the individual fastening elements is preferably carried out by means of screws.
  • the first fastening elements are designed as angle pieces, with at least one leg engaging in the recess of the leaf spring, and with at least one leg engaging over the width of the leaf spring.
  • first fastening elements are formed as in cross-section L-shaped elbows or as U-shaped in cross-angle pieces.
  • said second fastening elements are plate-shaped in cross-section or U-shaped angle pieces.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a leaf spring according to the invention with an indicated fiber profile, in the lateral constrictions fasteners of a force introduction element are inserted,
  • FIG. 2 is a side view A of the leaf spring of FIG. 1, in which a bulge of the same is recognizable
  • 3 is another side view of a leaf spring with two bulges and a force introduction element with two in cross-section U-shaped fasteners
  • Fig. 4 shows a cross section BB through the leaf spring assembly of FIG. 2, but in the screwed state
  • FIG. 5 shows a cross section CC through the leaf spring arrangement according to FIG. 3.
  • the leaf spring 1 is shown in Fig. 1 such that is looked at that side, which points at installation in a vehicle downwards or upwards, which is why the surface normal is oriented substantially vertically in the vehicle.
  • Figures 2 and 3 show a leaf spring V, 1 "from that long side, the surface normal is aligned horizontally after installation of the leaf spring in a vehicle.
  • Fig. 1 shows schematically a fiber composite leaf spring 1, the fibers 2 extend over the entire axial length thereof unabridged or not interrupted. This guarantees a very high load capacity of the leaf spring with relatively small dimensions.
  • this was preferably formed by horizontal deposition of individual prepreg layers in a mold so that in a central mounting portion 20 of the same two constrictions 15, 16 are formed in the cross-sectional profile, the shape of the fibers 2 uninjured follow.
  • the two constrictions 15 and 16 lace the leaf spring 1 in a direction perpendicular to the longitudinal axis 19 of the same, wherein the axial ends of the constrictions 15, 16 axially terminate at such an angle, which deviates from a right angle.
  • the depth t of the constrictions 15, 16 is in each case about 5% to 15% of the leaf spring width b.
  • the height h is about 10% to 20% of the total height H of the leaf spring 1, 1 '
  • the bulge 3 rises on the leaf spring 1, 1', 1 "in a direction that is aligned perpendicular to the longitudinal axis 19 and perpendicular to the constrictions 15, 16.
  • the two fastening elements 5, 6 designed as angle pieces are firmly connectable to a further fastening element 10 of the force introduction element 21, which is arranged on the upper side of the bulge 3.
  • a further fastening element 10 of the force introduction element 21 which is arranged on the upper side of the bulge 3.
  • introduced holes 8, 9, 11, 12 with screw thread allow screwing and tightening screws 17 and 18, so that the fasteners 5, 6, 10 are captively connected to each other and the force introduction element 21 after its connection with a stationary vehicle component, the leaf spring 1, 1 'axially immovable clamps.
  • the leaf spring 1 "shown in Fig. 3 has substantially the same structure and the same geometry as the leaf springs 1, 1 'according to Figures 1 and 2. However, it has two bulges 3 and 4, whose total volume corresponds to that volume, which the formation of the two constrictions 15 and 16 has been displaced at these points in the spring body. that is.
  • the clamping of this leaf spring 1 "in its central mounting portion 20, however, takes place with a force introduction element 22, which is composed of two substantially U-shaped fastening elements 13 and 14, held together by means of threaded holes 8, 9, 11, 12 screws 17, 18
  • a screw bolt 23 welded to the upper U-shaped fastening element 13 is used.
  • FIGS. 4 and 5 show schematic cross-sectional views of the leaf springs 1 'and 1 "in the sectional planes BB and CC of FIGS. 2 and 3.
  • the vertical limbs of the fastening elements 5, 6 designed as angle pieces grip or 13, 14 in the constrictions 15 and 16 of the leaf springs V and 1 "a form-fitting. While in the leaf spring 1 'according to FIG.
  • the only one, the upper bulge 3 is covered by a plate-shaped fastening element 10 of the force introduction element 21, the two fastening elements 13 and 14 of the force introduction element 22 are formed substantially U-shaped, as shown in FIG whose longer, upper and lower legs rest on the respectively associated bulges 3 and 4, respectively, and whose short legs engage positively and non-positively in the constrictions 15, 16 of the leaf springs 1 ', 1 ".
  • the U-shaped force introduction elements are formed so that they are laterally inserted into the two constrictions 15, 16 of the leaf spring 1 and connected to each other, as for the embodiment of the L-shaped angle pieces 5, 6 in Fig. 1 is shown.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blattfeder (1, 1', 1') aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei dem die Fasern (2) ungekürzt von einem axialen Ende der Blattfeder bis zu deren anderen Ende verlaufen und in einem Kunststoff eingebettet sind. Um einerseits Axialbewegungen der Blattfeder im verbauten Zustand an einem Fahrzeug ausschließen zu können und andererseits ein unzerstörtes Gefüge in der Blattfeder vorliegen zu haben, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Blattfeder (1, 1', 1') im Bereich eines mittleren Befestigungsabschnitts (20) senkrecht zu ihrer Längsachse (19) zumindest eine Einengung (15, 16) aufweist, in die ein Krafteinleitungselement (21, 22) form- und kraftschlüssig einsetzbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Krafteinleitungselement (21, 22) zur Halterung einer solchen Blattfeder (1, 1', 1'').

Description

Blattfeder aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff und Krafteinleitungselement für d ieselbe
Die Erfindung betrifft eine Blattfeder aus einem Faser-Kunststoff-Ver- bundwerkstoff, bei dem die Fasern ungekürzt von einem axialen Ende der Blattfeder bis zu deren anderen Ende verlaufen und in einem Kunststoff eingebettet sind, sowie ein Krafteinleitungselement für diese Blattfeder.
Eine Blattfeder mit einem solchen Faserverlauf ist beispielsweise aus der DE 10 2004 010 768 A1 bekannt. Wie die Faserverbundblattfeder gemäß der DE 102 21 589 A1 verdeutlicht, weist diese zur Erfüllung ihres Gebrauchszwecks einen mittleren Krafteinleitungsbereich sowie zwei weitere Krafteinleitungsbereiche an ihren axialen Enden auf. Diese Krafteinleitungsbereiche dienen zur Befestigung der Blattfeder mittels gesonderter Befestigungselemente an der Fahrzeugstruktur bzw. an Fahrwerksbauteilen, um so eine Abfederung derselben zu ermöglichen. Während die endseitigen Krafteinleitungsbereiche mittels der Befestigungselemente unbeweglich an den ihnen zugeordneten Bauteilen angelenkt sind, kann bisher nicht ausgeschlossen werden, dass der mittlere Befestigungsbereich bei einer Einfederung eine unerwünschte Axialbewegung vollzieht. Dies kann zu einer Beschädigung des Blattfedergefüges führen, da die gekrümmte Blattfeder in diesem mittleren Krafteinleitungsbereich üblicherweise von metallischen und halbschalig ausgebildeten Befestigungselementen umgriffen und fixiert ist.
Ein Durchbohren der Faserverbundblattfeder und Einsetzen eines Zentriermittels ist insbesondere bei kleineren und schmalen sowie dünnen Blattfedern keine Alternative, da beim Durchbohren der Blattfeder viele ihrer Fasern unvorteilhaft durchtrennt werden. Wenn bei Faserverbundblattfedern dennoch eine solche technische Lösung bevorzugt wird, so geht dies einher mit einer Verbreiterung der Blattfeder, um die auftretenden Lasten während der vorgesehenen Lebensdauer unbeschadet aufnehmen zu können.
Um eine Beschädigung einer solchen Faserverbundblattfeder im mittleren Befestigungsbereich zu vermeiden, wird in der EP 0 425 880 A1 vorgeschlagen, einen Zwischenschicht zwischen dem metallischen Krafteinleitungselement und dem Federkörper anzuordnen, die aus einem gießfähigen und aushärtenden Kunststoff besteht. Zwar wird der Federkörper durch das Einbringen einer Schutzschicht zwischen derselben und dem metallischen Befestigungselement geschützt, die Herstellung einer solchen Befestigungsanordnung wird jedoch als sehr aufwendig und daher teuer beurteilt. Zudem ist nicht auszuschließen, dass während des Gebrauchs der Blattfeder an einem Fahrzeug die auftretenden Bewegungen die Zwischenschicht derart belasten, dass deren Zerstörung noch vor dem Lebensdauerende der Blattfeder eintritt und damit diese ebenfalls gefährdet bzw. unbrauchbar macht.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Blattfeder aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff vorzustellen, die in ihrem mittleren Befestigungsabschnitt derart ausgebildet ist, dass eine für diese beschädigungsfreie Verbindung mit einem diesbezüglichen Krafteinleitungselement möglich ist. Dabei soll die Blattfeder keine Durchtrennungen von einzelnen Fasern aufweisen, um diese ungekürzt von einem zum anderen axialen Ende derselben verlaufen zu lassen. Zudem soll durch die Ausbildung der Blattfeder erreicht werden, dass diese bei ihrem Gebrauch auch in ihrem mittleren Befestigungsabschnitt keine Axialbewegung vollführt.
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch eine Faserverbundblattfeder mit den Merkmalen des Hauptanspruchs erreicht. In einem weiteren unabhängigen Patentanspruch wird ein Krafteinleitungselement vorgestellt, welches mit der erfindungsgemäßen Blattfeder zusammenwirkt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind den jeweils zugeordneten Unteransprüchen entnehmbar.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine entsprechende Formgebung der Blattfeder bei deren Herstellung Aufnahmebereiche für ein Krafteinleitungselement geschaffen werden können, in die Bestandteile dieses Krafteinleitungselementes form- und kraftschlüssig einsetzbar sind. Dieser Form- und Kraftschluss zwischen Blattfeder und Krafteinleitungselement ermöglicht eine sichere und auf eine vergleichsweise große Fläche verteilte Krafteinleitung in die Blattfeder. Daher ist die mechanische Belastung der Blattfeder in Richtung ihrer Längserstreckung während ihrer Nutzung einerseits gering, andererseits wird eine Axialbewegung der Blattfeder wegen der form- und kraftschlüssigen Verklinkung zwischen den genannten Bauteilen sicher vermieden.
Demnach betrifft die Erfindung zunächst eine Blattfeder aus einem Fa- ser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei dem die Fasern ungekürzt von einem axialen Ende der Blattfeder bis zu ihrem anderen Ende verlaufen und in einem Kunststoff eingebettet sind. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist zudem vorgesehen, dass die Blattfeder im Bereich eines mittleren Befestigungsabschnitts senkrecht zu ihrer Längsachse zumindest eine Einengung aufweist, in die ein Bestandteil eines Krafteinleitungselements form- und kraftschlüssig einsetzbar ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blattfeder ist vorgesehen, dass diese im Bereich des mittleren Befestigungsabschnitts senkrecht zu ihrer Längsachse sowie senkrecht zur zumindest einen Einengung wenigsten eine Aufwölbung aufweist, auf die ein Bestandteil des Krafteinleitungselements form- und kraftschlüssig auflegbar ist. Durch diesen Aufbau ermöglicht die Blattfeder, dass diese an dieser Seite form- und kraftschlüssig von Bestandteilen des Krafteinleitungselements umgriffen werden kann, wobei über diesen Bestandteil des Krafteinleitungselements eine die Blattfeder weiter fixierende Flächenpressung auf beiden Seiten ausgeübt werden kann.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Blattfeder zwei gegenüberliegende Einengungen und zwei gegenüberliegende Aufwölbungen in ihrem Querschnittprofil aufweist.
Bei einem Einsatz der Blattfeder in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Nutzfahrzeug, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einengungen in denjenigen Flächen der Blattfeder ausgebildet sind, deren Flächennormale nach dem Einbau der Blattfeder in ein Fahrzeug im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind, und dass die Aufwölbungen in denjenigen Flächen der Blattfeder ausgebildet sind, deren Flächennormale im eingebauten Zustand der Blattfeder im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind.
Um die Herstellung der Blattfeder kostengünstig gestalten zu können, ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Faservolumen derjenigen Fasern und das Kunststoffvolumen desjenigen Kunststoffs, die bei der Formgebung der Blattfeder aus dem Bereich der zumindest einen Einengung verdrängt wurden, im Bereich der zumindest einen Aufwölbung angeordnet sind. Durch diese Konstruktion wird erreicht, dass das Faservolumen und das Kunststoffvolumen entlang der Längserstreckung der Blattfeder jedenfalls nicht in demjenigen Bereich an die veränderte Blattfedergeometrie angepasst werden muss, an dem das mittlere Krafteinleitungselement befestigt wird. Bevorzugt wird sogar, bis auf die Endabschnitte, über annähernd die gesamte Länge der Blattfeder deren Faserverbundwerkstoffvolumen pro Längeneinheit konstant gehalten.
Hinsichtlich der Tiefe der zumindest einen Einengung in der Blattfeder wird ein Wert von 5% bis 15% der Breite der Blattfeder als ausreichend erach- tet, um den gewünschten Formschluss zwischen der Blattfeder und dem mittleren Krafteinleitungselement zu gewährleisten.
Die Höhe der zumindest einen Aufwölbung ergibt sich bevorzugt durch das im Bereich der Einengungen verdrängte Materialvolumen des Federkörpers sowie der axialen Länge der Aufwölbung. Als vorteilhaft hat sich bei einer bestimmten Bauweise ein Wert für die Höhe der Aufwölbung von 10% bis 20% der Gesamthöhe der Blattfeder im Bereich dieser Aufwölbung herausgestellt. Sofern zwei gegenüberliegende Aufwölbungen an der Blattfeder ausgebildet sind, wird die Höhe einer jeden Aufwölbung zwischen 5% und 10% der Gesamthöhe der Blattfeder im Bereich dieser Aufwölbungen betragen. Die axiale Länge der Einengungen und der Aufwölbungen ist bevorzugt annähernd identisch.
Hinsichtlich der Werkstoffe der erfindungsgemäßen Blattfeder werden unidirektional ausgerichtete Kunstfasern oder Kunstfasergewebe bevorzugt, wobei die Fasern beispielsweise als Glasfasern oder Karbonfasern ausgebildet sind, während als Kunststoff eine Epoxydharzmatrix oder eine Thermoplastmatrix bevorzugt wird.
Wie bereits erwähnt wurde, ist die Blattfeder gemäß der Erfindung besonders für den Einbau in ein Kraftfahrzeug geeignet und weist neben dem mittleren Krafteinleitungsabschnitt an ihren axialen Enden jeweils einen weiteren Krafteinleitungsabschnitt auf.
Die Erfindung betrifft auch ein Krafteinleitungselement für eine Faserverbundblattfeder, die zumindest gemäß einigen der geschilderten erfindungsbe- zogenen Merkmale ausgebildet ist. So ist vorgesehen, dass das Krafteinleitungselement mehrteilig ausgebildet ist, wobei zumindest ein erstes Befestigungselement zum form- und kraftschlüssigen Eingriff in die zumindest eine Aussparung der Blattfeder ausgebildet ist, während zumindest ein zweites Befestigungselement zur Auflage auf der zumindest einen Aufwölbung der Blattfeder ausgebildet ist.
Um die Blattfeder sicher aufnehmen zu können, ist zudem vorgesehen, dass die Befestigungselemente des Krafteinleitungselements miteinander verbindbar ausgebildet sind. Die Verbindung der einzelnen Befestigungselemente erfolgt bevorzugt mittels Schrauben.
In einer weiteren Ausgestaltung des Krafteinleitungselements ist vorgesehen, dass die ersten Befestigungselemente als Winkelstücke ausgebildet sind, mit zumindest einem in die Aussparung der Blattfeder eingreifenden Schenkel, und mit zumindest einem die Blattfeder über ihre Breite wenigstens teilweise untergreifenden Schenkel.
Ein weiteres Merkmal des Krafteinleitungselements ist, dass die ersten Befestigungselemente als im Querschnitt L-förmige Winkelstücke oder als im Querschnitt U-förmige Winkelstücke ausgebildet sind. Demgegenüber sind die genannten zweiten Befestigungselemente im Querschnitt plattenförmig oder als U-förmige Winkelstücke ausgebildet.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser sind mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt, auf die nachfolgend eingegangen wird. Im Einzelnen zeigt
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Blattfeder mit einem angedeuteten Faserverlauf, in deren seitlichen Einengungen Befestigungselemente eines Krafteinleitungselements eingefügt werden,
Fig. 2 eine Seitenansicht A der Blattfeder gemäß Fig. 1 , in der eine Aufwölbung derselben erkennbar ist, Fig. 3 eine weitere Seitenansicht einer Blattfeder mit zwei Aufwölbungen und einem Krafteinleitungselement mit zwei im Querschnitt U-förmigen Befestigungselementen,
Fig. 4 einen Querschnitt BB durch die Blattfederanordnung gemäß Fig. 2, jedoch im verschraubten Zustand, und
Fig. 5 einen Querschnitt CC durch die Blattfederanordnung gemäß Fig. 3.
Die Blattfeder 1 ist in Fig. 1 derart dargestellt, dass auf diejenige Seite geschaut wird, die bei einem Einbau in ein Fahrzeug nach unten oder nach oben weist, weshalb deren Flächennormale im Wesentlichen vertikal im Fahrzeug ausgerichtet ist. Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Blattfeder V, 1" von derjenigen langen Seite, deren Flächennormale nach einem Einbau der Blattfeder in ein Fahrzeug im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
Demnach zeigt Fig. 1 schematisch eine Faserverbundblattfeder 1 , deren Fasern 2 über die gesamte axiale Länge derselben ungekürzt bzw. nicht unterbrochen verlaufen. Dies garantiert eine sehr hohe Belastbarkeit der Blattfeder bei vergleichsweise geringen Abmessungen. Bei der Herstellung der Blattfeder 1 wurde diese, vorzugsweise durch horizontales Ablegen von einzelnen Prepreg-Lagen in einer Form so geformt, dass in einem mittleren Befestigungsabschnitt 20 derselben zwei Einengungen 15, 16 im Querschnittsprofil ausgebildet sind, deren Formgebung die Fasern 2 unverletzt folgen. Die beiden Einengungen 15 und 16 schnüren die Blattfeder 1 in einer Richtung senkrecht zur Längsachse 19 derselben ein, wobei die axialen Enden der Einengungen 15, 16 unter einem solchen Winkel axial auslaufen, der von einem rechten Winkel abweicht. Die Tiefe t der Einengungen 15, 16 beträgt jeweils etwa 5% bis 15% der Blattfederbreite b.
Während in die erste Einengung 15 bereits ein als Winkelstück ausgebildetes Befestigungselement 5 eines Krafteinleitungselements 21 eingesetzt ist, erfolgt in der dargestellten Situation der Fig. 1 gerade das Einschwenken eines zweiten als Winkelstück ausgebildeten Befestigungselementes 6. Diese Winkelstücke 5, 6 weisen an einem Schenkel eine solche Geometrie auf, dass diese formschlüssig in die jeweils zugeordnete Einengung 15 bzw. 16 eingefügt werden können. Mit einem zweiten Schenkel 7 untergreifen die Winkelstücke 5, 6 die Blattfeder 1 , 1" über deren Breite b ganz oder nur teilweise.
Der bei der Nutzung von kostengünstig herstellbaren rechteckigen Prepreg-Lagen durch die Formgebung der Blattfeder 1 , 1', 1" im Bereich der Einengungen 15, 16 entstandene Materialüberschuss dient bei der Herstellung derselben, wie die Seitenansicht A der Blattfeder 1' in Fig. 2 zeigt, zur Ausbildung von zumindest einer Aufwölbung 3, deren Höhe h etwa 10% bis 20% der Gesamthöhe H der Blattfeder 1 , 1' ausmacht. Die Aufwölbung 3 erhebt sich an der Blattfeder 1 , 1', 1" in einer Richtung, die senkrecht zu deren Längsachse 19 und senkrecht zu den Einengungen 15, 16 ausgerichtet ist.
Wie Fig. 2 verdeutlicht, sind die beiden als Winkelstücke ausgebildeten Befestigungselemente 5, 6 mit einem weiteren Befestigungselement 10 des Krafteinleitungselements 21 fest verbindbar, welches auf der Oberseite der Aufwölbung 3 angeordnet ist. In die Befestigungselementen 5, 6 und 10 eingebrachte Bohrungen 8, 9, 11 , 12 mit Schraubgewinde ermöglichen das Einschrauben und Festziehen von Befestigungsschrauben 17 und 18, so dass die Befestigungselemente 5, 6, 10 unverlierbar miteinander verbunden sind und das Krafteinleitungselement 21 nach dessen Verbindung mit einem ortsfesten Fahrzeugbauteil die Blattfeder 1 , 1' axial unbeweglich einspannt.
Die in Fig. 3 dargestellte Blattfeder 1" weist weitgehend den gleichen Aufbau und die gleiche Geometrie auf wie die Blattfedern 1 , 1' gemäß den Figuren 1 und 2. Sie hat jedoch zwei Aufwölbungen 3 und 4, deren Gesamtvolumen demjenigen Volumen entspricht, welches durch die Ausbildung der beiden Einengungen 15 und 16 an diesen Stellen im Federkörper verdrängt wor- den ist. Die Einspannung dieser Blattfeder 1" in ihrem mittleren Befestigungsabschnitt 20 erfolgt jedoch mit einem Krafteinleitungselement 22, welches aus zwei im Wesentlichen U-förmigen Befestigungselementen 13 und 14 aufgebaut ist, die mittels in Gewindebohrungen 8, 9, 11 , 12 eingeschraubte Schrauben 17, 18 zusammengehalten sind. Zur Befestigung des Krafteinleitungselements 22 an einer ortsfesten Fahrzeugstruktur dient ein an dem oberen U-förmigen Befestigungselement 13 festgeschweißter Schraubbolzen 23.
Die Figuren 4 und 5 zeigen schematische Querschnittsdarstellungen der Blattfedern 1' und 1" in den Schnittebenen BB bzw. CC der Figuren 2 und 3. Wie in beiden Figuren 4 und 5 erkennbar ist, greifen die vertikalen Schenkel der als Winkelstücke ausgebildeten Befestigungselemente 5, 6 bzw. 13, 14 in die Einengungen 15 und 16 der Blattfedern V und 1" formschlüssig ein. Während bei der Blattfeder 1' gemäß Fig. 4 die nur eine, obere Aufwölbung 3 von einem plattenförmigen Befestigungselement 10 des Krafteinleitungselements 21 abgedeckt ist, sind gemäß Fig. 5 die beiden Befestigungselemente 13 und 14 des Krafteinleitungselements 22 im Wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei deren längere, obere bzw. untere Schenkel auf den jeweils zugeordneten Aufwölbungen 3 bzw. 4 aufliegen, und deren kurze Schenkel in die Einengungen 15, 16 der Blattfedern 1', 1" form- und kraftschlüssig eingreifen.
Es ist aber auch möglich, dass die U-förmigen Krafteinleitungselemente so ausgebildet sind, dass diese seitlich in die zwei Einengungen 15, 16 der Blattfeder 1 eingesetzt und miteinander verbunden werden, so wie dies für die Ausführungsvariante der L-förmigen Winkelstücke 5, 6 in Fig. 1 dargestellt ist. Bezugszeichen
1 Blattfeder
2 Faser
3 Obere Aufwölbung
4 Untere Aufwölbung
5 Erstes Befestigungselement, Winkelstück
6 Erstes Befestigungselement, Winkelstück
7 Unterer Schenkel des Winkelstücks 6
8 Bohrung
9 Bohrung
10 Zweites Befestigungselement, Platte
11 Bohrung
12 Bohrung
13 Zweites Befestigungselement, oberes Winkelstück
14 Erstes Befestigungselement, unteres Winkelstück
15 Einengung
16 Einengung
17 Schraube
18 Schraube
19 Längsachse der Blattfeder
20 Mittlerer Befestigungsabschnitt der Blattfeder
21 Krafteinleitungselement
22 Krafteinleitungselement
23 Schraubbolzen b Breite der Blattfeder t Tiefe der Einengung h Höhe der Aufwölbung
H Gesamthöhe der Blattfeder

Claims

Patentansprüche
1. Blattfeder (1 , 1', 1") aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei dem die Fasern (2) ungekürzt von einem axialen Ende der Blattfeder bis zu deren anderen Ende verlaufen und in einem Kunststoff eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1 , 1', 1") im Bereich eines mittleren Befestigungsabschnitts (20) senkrecht zu ihrer Längsachse (19) zumindest eine Einengung (15, 16) aufweist, in die ein Bestandteil eines Krafteinleitungselements (21 , 22) form- und kraftschlüssig einsetzbar ist.
2. Blattfeder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1 , 1', 1") im Bereich des mittleren Befestigungsabschnitts (20) senkrecht zu ihrer Längsachse (19) sowie senkrecht zur zumindest einen Einengung (15, 16) wenigsten eine Aufwölbung (3, 4) aufweist, auf die ein Bestandteil des Krafteinleitungselements (21 , 22) form- und kraftschlüssig auflegbar ist.
3. Blattfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1 , 1', 1") zwei gegenüberliegende Einengungen (15, 16) aufweist.
4. Blattfeder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1") zwei gegenüberliegende Aufwölbungen (3, 4) aufweist.
5. Blattfeder nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einengungen (15, 16) in denjenigen Flächen der Blattfeder (1 , 1', 1") ausgebildet sind, deren Flächennormale nach einem Einbau der Blattfeder in ein Fahrzeug im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind, und dass die Aufwölbungen (3, 4) in denjenigen Flächen der Blattfeder (1 , 1', 1") ausgebildet sind, deren Flächennormale im eingebauten Zustand der Blattfeder im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind.
6. Blattfeder nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservolumen derjenigen Fasern (2) und das Kunststoffvolumen desjenigen Kunststoffs, die bei der Formgebung der Blattfeder (1 , 1', 1") aus dem Bereich der zumindest einen Einengung (15, 16) verdrängt wurden, im Bereich der zumindest einen Aufwölbung (3, 4) angeordnet sind.
7. Blattfeder nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (t) der zumindest einen Einengung (15, 16) einen Wert von 5% bis 15% der Breite (b) der Blattfeder (1 , 1 ', 1 ") hat.
8. Blattfeder nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) der zumindest einen Aufwölbung (3, 4) einen Wert von 10% bis 20% der Gesamthöhe (H) der Blattfeder (1 , 1", 1") hat.
9. Blattfeder nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (2) als unidirektional ausgerichtete Kunstfasern oder als Kunstfasergewebe, beispielsweise aus Glasfasern oder Karbonfasern ausgebildet sind, und dass der Kunststoff eine Epoxydharzmatrix oder eine Thermoplastmatrix ist.
10. Blattfeder nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1 , 1', 1") für den Einbau in ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist, und neben dem mittleren Krafteinleitungsabschnitt (20) an ihren axialen Enden jeweils einen weiteren Krafteinleitungsabschnitt aufweist.
11. Krafteinleitungselement für eine Blattfeder (1 , 1 ', 1 ") gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungselement (21 , 22) mehrteilig ausgebildet ist, wobei zumindest ein erstes Befestigungselement (5, 6) zum form- und kraftschlüssigen Eingriff in die zumindest eine Aussparung (15, 16) der Blattfeder (1 , 1', 1") ausgebildet ist, und dass zumindest ein zweites Befestigungselement (10, 13, 14) zur Auflage auf der zumindest einen Aufwölbung (3, 4) der Blattfeder ausgebildet ist.
12. Krafteinleitungselement nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (5, 6, 10; 13,14) miteinander verbindbar ausgebildet sind.
13. Krafteinleitungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Befestigungselemente (5, 6, 14) als Winkelstücke ausgebildet sind, mit zumindest einem in die Aussparung (15, 16) der Blattfeder (1 , 1', 1") eingreifenden Schenkel, und mit zumindest einem die Blattfeder (1 , 1', 1") über ihre Breite (b) wenigstens teilweise untergreifenden Schenkel (7, 14).
14. Krafteinleitungselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Befestigungselemente (5, 7; 6, 7; 13) als im Querschnitt L- förmige Winkelstücke oder als im Querschnitt U-förmige Winkelstücke ausgebildet sind.
15. Krafteinleitungselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Befestigungselemente (10; 13) im Querschnitt plattenför- mig oder als U-förmige Winkelstücke ausgebildet sind.
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