DE102007017991B4

DE102007017991B4 - Leaf spring made of a fiber-plastic composite material and force introduction element for the same

Info

Publication number: DE102007017991B4
Application number: DE102007017991.1A
Authority: DE
Inventors: Matthias Voigt; Andreas Schult; Heiko Kempe
Original assignee: IFC Composite GmbH
Current assignee: Shandong Sinoma Composite Auto Parts Co Ltd Cn
Priority date: 2007-04-14
Filing date: 2007-04-14
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2027-04-15
Also published as: WO2008125076A1; DE102007017991A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blattfeder (1, 1', 1'') aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei der die Fasern (2) des Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs ungekürzt von einem axialen Ende bis zum anderen axialen Ende der Blattfeder verlaufen sowie in einem Kunststoff eingebettet sind, wobei im Bereich eines mittleren Befestigungsabschnitts (20) senkrecht zur Längsachse (19) der Blattfeder zumindest eine Einengung (15, 16) zur form- und kraftschlüssigen Aufnahme eines Bestandteils eines Krafteinleitungselements (21, 22) ausgebildet ist. Bei dieser Blattfeder ist gemäß der Erfindung außerdem vorgesehen, dass senkrecht zur Längsachse (19) und senkrecht zur zumindest einen Einengung (15, 16) wenigstens eine Aufwölbung (3, 4) ausgebildet ist, auf die jeweils ein Bestandteil eines Krafteinleitungselements (21, 22) form- und kraftschlüssig auflegbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Krafteinleitungselement (21, 22) zur Halterung einer solchen Blattfeder (1, 1', 1'').The invention relates to a leaf spring (1, 1 ', 1' ') made of a fiber-plastic composite material in which the fibers (2) of the fiber-plastic composite material extend unabridged from one axial end to the other axial end of the leaf spring and are embedded in a plastic, wherein in the region of a central fastening portion (20) perpendicular to the longitudinal axis (19) of the leaf spring at least one constriction (15, 16) for positive and non-positive reception of a component of a force introduction element (21, 22) is formed. In this leaf spring is also provided according to the invention, that perpendicular to the longitudinal axis (19) and perpendicular to at least one constriction (15, 16) at least one bulge (3, 4) is formed on each of which a component of a force introduction element (21, 22 ) can be placed positively and non-positively. The invention also relates to a force introduction element (21, 22) for holding such a leaf spring (1, 1 ', 1' ').

Description

Die Erfindung betrifft eine Blattfeder aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei der die Fasern des Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs ungekürzt von einem axialen Ende bis zum anderen axialen Ende der Blattfeder verlaufen sowie in einem Kunststoff eingebettet sind, wobei im Bereich eines mittleren Befestigungsabschnitts senkrecht zur Längsachse der Blattfeder zumindest eine Einengung zur form- und kraftschlüssigen Aufnahme eines Bestandteils eines Krafteinleitungselements ausgebildet ist, sowie ein Krafteinleitungselement für diese Blattfeder.The invention relates to a leaf spring made of a fiber-plastic composite material, in which the fibers of the fiber-plastic composite material extend unabridged from one axial end to the other axial end of the leaf spring and are embedded in a plastic, wherein in the region of a central mounting portion vertically is formed to the longitudinal axis of the leaf spring at least one constriction for positive and non-positive reception of a component of a force introduction element, and a force introduction element for this leaf spring.

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.A leaf spring with such a fiber profile is for example from the DE 10 2004 010 768 A1 known. As the fiber composite leaf spring according to the DE 102 21 589 A1 clarifies, this has to fulfill their 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. While 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.

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.Piercing the fiber composite leaf spring and inserting a centering means is not an alternative, especially for smaller and narrow and thin leaf springs, since many of their fibers are severed unfavorably during drilling through the leaf spring. If, however, such a technical solution is preferred in fiber composite leaf springs, this is accompanied by a broadening of the leaf spring in order to be able to absorb the loads occurring without damage during the intended service life.

Um eine Beschädigung einer solchen Faserverbundblattfeder im mittleren Befestigungsbereich zu vermeiden, wird in der EP 0 425 880 A1 vorgeschlagen, eine 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.In order to avoid damage to such a fiber composite leaf spring in the middle mounting area, is in the EP 0 425 880 A1 proposed to arrange an intermediate layer between the metallic force introduction element and the spring body, which consists of a pourable and hardening plastic. Although 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. In addition, it can not be ruled out that during use of the leaf spring on a vehicle, the movements occurring stress the intermediate layer in such a way that their destruction occurs before the end of life of the leaf spring and thus also endangers or makes it unusable.

Die JP S63-251 638 A offenbart eine Faserverbundblattfeder mit einem in der Breite reduzierten und in der Dicke verstärkten mittleren Abschnitt, an dem ein Krafteinleitungselement befestigbar ist. Dieses Krafteinleitungselement weist zwei plattenförmige Elemente auf, die auf der oberen beziehungsweise unteren Aufwölbung aufliegen und über eine seitliche Schraubverbindung miteinander verbunden sind. Diese Schraubverbindung liegt daher seitlich nicht form- und kraftschlüssig an den Einengungen der Blattfeder an und bietet daher keinen seitlichen Halt.The JP S63-251 638 A discloses a fiber composite leaf spring having a width-reduced and thickness-reinforced central portion to which a force-introducing element is attachable. This force introduction element has two plate-shaped elements which rest on the upper or lower bulge and are connected to one another via a lateral screw connection. Therefore, this screw is not form-fitting and non-positively to the constrictions of the leaf spring and therefore offers no lateral support.

Die EP 0 215 365 A1 beschreibt und zeigt eine Faserverbundblattfeder mit rechteckigem Querschnitt und mit von einem zum anderen axialen Ende durchlaufenden Fasersträngen. Außerdem weist diese Blattfeder in einem Ausführungsbeispiel mittig seitlich ausgebildeten Erhebungen oder Einengungen zur Aufnahme eines Krafteinleitungselements auf. Die Ausbildung von Erhebungen an der Ober- und/oder Unterseite der Blattfeder ist nicht offenbart, und auch nicht die Kombination von Erhebungen und Einengungen. Das Krafteinleitungselement ist zweiteilig ausgebildet, mit einem U-förmigen Unterteil und einem weitgehend planen, deckelförmigen Oberteil.The EP 0 215 365 A1 describes and shows a fiber composite leaf spring having a rectangular cross-section and having from one to the other axial end passing fiber strands. In addition, in one exemplary embodiment, this leaf spring has elevations or constrictions which are centrally formed laterally for receiving a force introduction element. The formation of elevations on the top and / or bottom of the leaf spring is not disclosed, nor the combination of elevations and constrictions. The force introduction element is formed in two parts, with a U-shaped lower part and a largely planar, lid-shaped upper part.

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.Against this background, 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. In this case, 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. In addition to be achieved by the formation of the leaf spring, that this performs no axial movement in their use in their middle attachment portion.

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.The solution of this problem is achieved by a fiber composite leaf spring having the features of the main claim. In a further independent claim, a force introduction element is presented, which cooperates with the leaf spring according to the invention. Advantageous developments and refinements can be taken from the respectively associated subclaims.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine entsprechende Formgebung der Blattfeder bei deren Herstellung Aufnahmebereiche für ein Krafteinleitungselement geschaffen werden können, an die Bestandteile dieses Krafteinleitungselementes form- und kraftschlüssig anlegbar 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. The invention is based on the finding that recording regions for a force introduction element can be created by a corresponding shaping of the leaf spring during the production thereof, to which components of this force introduction element can be applied positively and non-positively. 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.

Demnach betrifft die Erfindung zunächst eine Blattfeder aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei der die Fasern des Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs ungekürzt von einem axialen Ende bis zum anderen axialen Ende der Blattfeder verlaufen sowie in einem Kunststoff eingebettet sind, wobei im Bereich eines mittleren Befestigungsabschnitts senkrecht zur Längsachse der Blattfeder zumindest eine Einengung zur form- und kraftschlüssigen Aufnahme eines Bestandteils eines Krafteinleitungselements ausgebildet ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist zudem vorgesehen, dass senkrecht zur Längsachse und senkrecht zur zumindest einen Einengung wenigstens eine Aufwölbung ausgebildet ist, auf die jeweils ein Bestandteil eines Krafteinleitungselements form- und kraftschlüssig auflegbar ist.Accordingly, the invention initially relates to a leaf spring made of a fiber-plastic composite material in which the fibers of the fiber-plastic composite material run unabridged from one axial end to the other axial end of the leaf spring and are embedded in a plastic, wherein in the region of a middle Fixing portion is formed perpendicular to the longitudinal axis of the leaf spring at least one constriction for positive and non-positive reception of a component of a force introduction element. To achieve the object is also provided that perpendicular to the longitudinal axis and perpendicular to at least one constriction at least one bulge is formed, on each of which a component of a force introduction element is positively and non-positively applied.

Durch diesen Aufbau ermöglicht die Blattfeder, dass diese form- und kraftschlüssig von Bestandteilen des Krafteinleitungselements umgriffen werden kann, wobei eine die Blattfeder fixierende Flächenpressung auf beiden Seiten ausgeübt werden kann.With this structure, the leaf spring allows that it can be encompassed by components of the force introduction element positive and non-positive, wherein a surface pressure fixing the leaf spring can be exerted on both sides.

Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass die Blattfeder zwei gegenüberliegende Einengungen und zwei gegenüberliegende Aufwölbungen in ihrem Querschnittprofil aufweist.It is therefore preferably provided that the leaf spring has two opposite constrictions and two opposite bulges in their cross-sectional profile.

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.When using the leaf spring in a vehicle, for example in a motor vehicle, in particular in a commercial vehicle, it is preferably provided that 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.

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.In order to make the manufacture of the leaf spring inexpensive, is provided in a further embodiment that the fiber volume of those fibers and the plastic volume of that plastic, which were displaced during the shaping of the leaf spring from the region of at least one constriction, arranged in the region of at least one bulge are. By this construction it is achieved that the fiber volume and the plastic volume along the longitudinal extension of the leaf spring in any case does not have to be adapted in that area to the changed leaf spring geometry to which the central force introduction element is attached. Preferably, even with the exception of the end sections, the fiber composite material volume per unit length is kept constant over approximately the entire length of the leaf spring.

Hinsichtlich der Tiefe der zumindest einen Einengung in der Blattfeder wird ein Wert von 5% bis 15% der Breite der Blattfeder als ausreichend erachtet, um den gewünschten Formschluss zwischen der Blattfeder und dem mittleren Krafteinleitungselement zu gewährleisten.With regard to the depth of the at least one constriction in the leaf spring, a value of 5% to 15% of the width of the leaf spring is considered sufficient to ensure the desired positive connection between the leaf spring and the central force introduction element.

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.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.

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.With regard to the materials of the leaf spring according to the invention 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.

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.As already mentioned, 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.

Die Erfindung betrifft auch ein mehrteiliges Krafteinleitungselement für eine Faserverbundblattfeder, bei der die Fasern des Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs ungekürzt von einem axialen Ende bis zum anderen axialen Ende der Blattfeder verlaufen sowie in einem Kunststoff eingebettet sind, und bei der im Bereich eines mittleren Befestigungsabschnitts senkrecht zur Längsachse der Blattfeder zumindest eine Einengung ausgebildet ist, wobei das Krafteinleitungselement zumindest ein erstes Befestigungselement zum form- und kraftschlüssigen Eingriff in die zumindest eine Einengung der Blattfeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht zur Längsachse und senkrecht zur zumindest einen Einengung der Blattfeder wenigstens eine Aufwölbung ausgebildet ist, und wobei das Krafteinleitungselement zumindest ein zweites Befestigungselement zur form- und kraftschlüssigen Auflage auf die zumindest einen Aufwölbung der Blattfeder aufweist.The invention also relates to a multipart force introduction element for a fiber composite leaf spring, in which the fibers of the fiber-plastic composite material extend unabridged from one axial end to the other axial end of the leaf spring and are embedded in a plastic, and in the region of a central attachment portion perpendicular to the longitudinal axis of the leaf spring at least one constriction is formed, wherein the force introduction element has at least one first fastening element for positive and non-positive engagement in the at least one constriction of the leaf spring, characterized in that perpendicular to the longitudinal axis and perpendicular to at least one constriction of the leaf spring at least one bulge is formed, and wherein the force introduction element has at least one second fastening element for positive and non-positive support on the at least one bulge of the leaf spring.

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 order to be able to receive the leaf spring safely, it is additionally provided that 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.

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.In a further embodiment of the force introduction element, it is provided that the first fastening elements are designed as angle pieces, with at least one, engaging in the recess of the leaf spring leg, and with at least one leg spring over its width at least partially engaging leg.

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.Another feature of the force introduction element is that the first fastening elements are formed as in cross-section L-shaped elbows or as U-shaped in cross-angle pieces. In contrast, the said second fastening elements are plate-shaped in cross-section or U-shaped angle pieces.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser sind mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt, auf die nachfolgend eingegangen wird. Im Einzelnen zeigtTo further explain the invention, the description is accompanied by a drawing. In this several embodiments are shown, which will be discussed below. In detail shows

1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Blattfeder mit einem angedeuteten Faserverlauf, in deren seitlichen Einengungen Befestigungselemente eines Krafteinleitungselements eingefügt werden, 1 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,

2 eine Seitenansicht A der Blattfeder gemäß 1, in der eine Aufwölbung derselben erkennbar ist, 2 a side view A of the leaf spring according to 1 in which a bulge of the same is recognizable,

3 eine weitere Seitenansicht einer Blattfeder mit zwei Aufwölbungen und einem Krafteinleitungselement mit zwei im Querschnitt U-förmigen Befestigungselementen, 3 2 a further side view of a leaf spring with two bulges and a force introduction element with two fastening elements which are U-shaped in cross-section,

4 einen Querschnitt BB durch die Blattfederanordnung gemäß 2, jedoch im verschraubten Zustand, und 4 a cross section BB through the leaf spring assembly according to 2 but in the bolted condition, and

5 einen Querschnitt CC durch die Blattfederanordnung gemäß 3. 5 a cross section CC through the leaf spring assembly according to 3 ,

Die Blattfeder 1 ist in 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 2 und 3 zeigen eine Blattfeder 1', 1'' von derjenigen langen Seite, deren Flächennormale nach einem Einbau der Blattfeder in ein Fahrzeug im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.The leaf spring 1 is in 1 shown in such a way 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. The 2 and 3 show a leaf spring 1' . 1'' from that long side whose surface normal is aligned substantially horizontally after installation of the leaf spring in a vehicle.

Demnach zeigt 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.Accordingly, shows 1 schematically a fiber composite leaf spring 1 whose fibers 2 over the entire axial length of the same run unabridged or not interrupted. This guarantees a very high load capacity of the leaf spring with relatively small dimensions. In the manufacture of the leaf spring 1 was this, preferably formed by horizontally depositing individual prepreg layers in a mold so that in a central mounting portion 20 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 one, wherein the axial ends of the constrictions 15 . 16 Axial leakage at an angle that deviates from a right angle. The depth t of constrictions 15 . 16 is about 5% to 15% of the leaf spring width 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 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.While in the first restriction 15 already designed as an angle fastener 5 a force introduction element 21 is used, takes place in the illustrated situation of 1 just the pivoting of a second formed as an angle fastener 6 , These angle pieces 5 . 6 have on a leg on such a geometry that this form-fitting in the respective associated constriction 15 respectively. 16 can be inserted. With a second leg 7 engage the contra-angles 5 . 6 the leaf spring 1 . 1'' over its width b completely or only partially.

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 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.The in the use of inexpensive producible rectangular prepreg layers by the shape of the leaf spring 1 . 1' . 1'' in the area of constrictions 15 . 16 resulting excess material used in the production of the same, as the side view A of the leaf spring 1' in 2 shows, for the formation of at least one bulge 3 whose height h is about 10% to 20% of the total height H of the leaf spring 1 . 1' accounts. The bulge 3 rises to the leaf spring 1 . 1' . 1'' in a direction perpendicular to its longitudinal axis 19 and perpendicular to the constrictions 15 . 16 is aligned.

Wie 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.As 2 clarified, the two are designed as angle pieces fasteners 5 . 6 with another fastener 10 of the force introduction element 21 firmly connectable, which on the top of the bulge 3 is arranged. In the fasteners 5 . 6 and 10 introduced holes 8th . 9 . 11 . 12 with screw thread allow the screwing and tightening of mounting screws 17 and 18 so that the fasteners 5 . 6 . 10 are captively connected to each other and the force application element 21 after its connection with a stationary vehicle component, the leaf spring 1 . 1' axially immovable clamps.

Die in 3 dargestellte Blattfeder 1'' weist weitgehend den gleichen Aufbau und die gleiche Geometrie auf wie die Blattfedern 1, 1' gemäß den 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 worden 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.In the 3 illustrated leaf spring 1'' has largely the same structure and the same geometry as the leaf springs 1 . 1' according to the 1 and 2 , However, it has two bulges 3 and 4 whose total volume corresponds to that volume, which by the formation of the two constrictions 15 and 16 has been displaced at these points in the spring body. The clamping of this leaf spring 1'' in its middle attachment section 20 However, it is done with a force introduction element 22 , which consists of two substantially U-shaped fasteners 13 and 14 is constructed by means of threaded holes 8th . 9 . 11 . 12 screwed in screws 17 . 18 are held together. For attachment of the force introduction element 22 on a stationary vehicle structure, one serves on the upper U-shaped fastening element 13 welded bolt 23 ,

Die 4 und 5 zeigen schematische Querschnittsdarstellungen der Blattfedern 1' und 1'' in den Schnittebenen BB bzw. CC der 2 und 3. Wie in beiden 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 1' und 1'' formschlüssig ein. Während bei der Blattfeder 1' gemäß 4 die nur eine, obere Aufwölbung 3 von einem plattenförmigen Befestigungselement 10 des Krafteinleitungselements 21 abgedeckt ist, sind gemäß 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.The 4 and 5 show schematic cross-sectional views of the leaf springs 1' and 1'' in the sectional planes BB and CC of the 2 and 3 , As in both 4 and 5 can be seen, engage the vertical legs of the formed as an angle fasteners 5 . 6 respectively. 13 . 14 in the constrictions 15 and 16 the leaf springs 1' and 1'' a positive fit. While at the leaf spring 1' according to 4 the only one, upper bulge 3 from a plate-shaped fastening element 10 of the force introduction element 21 is covered according to 5 the two fasteners 13 and 14 of the force introduction element 22 formed substantially U-shaped, with their longer, upper and lower legs on the respective associated bulges 3 respectively. 4 rest, and their short thighs in the constrictions 15 . 16 the leaf springs 1' . 1'' engage positively and non-positively.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Blattfederleaf spring
22: Faserfiber
33: Obere AufwölbungUpper bulge
44: Untere AufwölbungLower bulge
55: Erstes Befestigungselement, WinkelstückFirst fastening element, angle piece
66: Erstes Befestigungselement, WinkelstückFirst fastening element, angle piece
77: Unterer Schenkel des Winkelstücks 6 Lower leg of the elbow 6
88th: Bohrungdrilling
99: Bohrungdrilling
1010: Zweites Befestigungselement, PlatteSecond fastening element, plate
1111: Bohrungdrilling
1212: Bohrungdrilling
1313: Zweites Befestigungselement, oberes WinkelstückSecond fastening element, upper angle piece
1414: Erstes Befestigungselement, unteres WinkelstückFirst fastening element, lower angle piece
1515: Einengungconstriction
1616: Einengungconstriction
1717: Schraubescrew
1818: Schraubescrew
1919: Längsachse der BlattfederLongitudinal axis of the leaf spring
2020: Mittlerer Befestigungsabschnitt der BlattfederMiddle attachment portion of the leaf spring
2121: KrafteinleitungselementForce application element
2222: KrafteinleitungselementForce application element
2323: Schraubbolzenbolts
bb: Breite der BlattfederWidth of the leaf spring
tt: Tiefe der EinengungDepth of constriction
hH: Höhe der AufwölbungHeight of the bulge
HH: Gesamthöhe der BlattfederTotal height of the leaf spring

Claims

Leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) of a fiber-plastic composite material, in which the fibers ( 2 ) of the fiber-plastic composite material extend unabridged from one axial end to the other axial end of the leaf spring and are embedded in a plastic, wherein in the region of a middle attachment portion ( 20 ) perpendicular to the longitudinal axis ( 19 ) of the leaf spring at least one constriction ( 15 . 16 ) for the positive and non-positive reception of a component of a force introduction element ( 21 . 22 ) is formed, characterized in that perpendicular to the longitudinal axis ( 19 ) and perpendicular to at least one constriction ( 15 . 16 ) at least one bulge ( 3 . 4 ) is formed on each of which a component of a force introduction element ( 21 . 22 ) can be placed positively and non-positively.

Leaf spring according to claim 1, characterized in that the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) two opposite constrictions ( 15 . 16 ) having.

Leaf spring according to claim 1 or 2, characterized in that the leaf spring ( 1'' ) two opposite bulges ( 3 . 4 ) having.

Leaf spring according to claim 2 and 3, characterized in that the constrictions ( 15 . 16 ) in those surfaces of the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) are formed whose surface normal after installation of the leaf spring in a vehicle are oriented substantially horizontally, and that the bulges ( 3 . 4 ) in those surfaces of the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) are formed, the surface normal are aligned vertically in the installed state of the leaf spring.

Leaf spring according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least in the region of the central fastening portion ( 20 ) of the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) the fiber composite volume per unit length is constant.

Leaf spring according to claim 5, characterized in that the fiber volume of those fibers ( 2 ) and the plastic volume of that plastic, which in the shaping of the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) from the range of at least one restriction ( 15 . 16 ), in the area of at least one bulge ( 3 . 4 ) is arranged.

Leaf spring according to one of claims 1 to 6, characterized in that the depth (t) of the at least one constriction ( 15 . 16 ) a value of 5% to 15% of the width (b) of the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) Has.

Leaf spring according to one of claims 1 to 7, characterized in that the height (h) of the at least one bulge ( 3 . 4 ) has a value of 10% to 20% of the total height (H) of the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) Has.

Leaf spring according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fibers ( 2 ) are formed as unidirectionally oriented synthetic fibers or as synthetic fiber fabric, for example of glass fibers or carbon fibers, and that the plastic is an epoxy resin matrix or a thermoplastic matrix.

Leaf spring according to one of claims 1 to 9, characterized in that the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) is designed for installation in a motor vehicle, and next to the middle force introduction section ( 20 ) has at its axial ends in each case a further force introduction section.

Multi-part force introduction element for a leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ), in which the fibers ( 2 ) of the fiber-plastic composite material extend unabridged from one axial end to the other axial end of the leaf spring and are embedded in a plastic, and in which in the region of a central fastening portion ( 20 ) perpendicular to the longitudinal axis ( 19 ) of the leaf spring at least one constriction ( 15 . 16 ), wherein the force introduction element ( 21 . 22 ) at least a first fastening element ( 5 . 6 ) for the positive and non-positive engagement in the at least one constriction ( 15 . 16 ) of the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ), characterized in that perpendicular to the longitudinal axis ( 19 ) and perpendicular to at least one constriction ( 15 . 16 ) of the leaf spring at least one bulge ( 3 . 4 ) is formed, and wherein the force introduction element ( 21 . 22 ) at least one second fastening element ( 10 . 13 . 14 ) for positive and non-positive support on the at least one bulge ( 3 . 4 ) of the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) having.

Force introduction element according to claim 11, characterized in that the fastening elements ( 5 . 6 . 10 ; 13 . 14 ) are formed interconnected.

Force introduction element according to claim 12, characterized in that the first fastening elements ( 5 . 6 . 14 ) are formed as angle pieces, with at least one in the constriction ( 15 . 16 ) of the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) engaging legs, and with at least one of the leaf spring ( 1 . 1' . 1'' ) over its width (b) at least partially engaging legs ( 7 . 14 ).

Force introduction element according to claim 13, characterized in that the first fastening elements ( 5 . 7 ; 6 . 7 ; 13 ) are formed as in cross-section L-shaped brackets.

Force introduction element according to claim 13, characterized in that the first fastening elements ( 5 . 7 ; 6 . 7 ; 13 ) are formed as a cross-sectionally U-shaped angle pieces.

Force introduction element according to one of claims 11 to 13, characterized in that the second fastening elements ( 10 ; 13 ) are formed plate-shaped in cross-section.

Force introduction element according to one of claims 11 to 13, characterized in that the second fastening elements ( 10 ; 13 ) are formed in cross section as U-shaped angle pieces.