DE102009032919B4

DE102009032919B4 - Federungsanordnung mit einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff

Info

Publication number: DE102009032919B4
Application number: DE102009032919.6A
Authority: DE
Inventors: Matthias Voigt; Maik Schreier; Heiko Kempe; Dirk Neyer
Original assignee: IFC Composite GmbH
Current assignee: Shandong Sinoma Composite Auto Parts Co Ltd Cn
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: DE102009032919A1

Abstract

Federungsanordnung (22) mit einer Blattfeder (1) aus einem Faserverbundwerkstoff, die einen Mittelabschnitt (32) und zwei daran anschließende axiale Enden (2, 3) aufweist, wobei die axialen Enden (2, 3) jeweils in einem Lagerbock (6, 7) aufgenommen sind, welche an einem dazu benachbarten Bauteil (24) befestigt sind, bei der an zumindest einem der Lagerböcke (6, 7) ein gesondertes Abstützmittel (19) angeordnet ist, das sich von dem Lagerbock (6, 7) aus in axialer Richtung zum Mittelabschnitt (32) der Blattfeder (1) erstreckt, und bei der das gesonderte Abstützmittel (19) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Oberseite (21) der Blattfeder (1) beim Einwirken einer Vertikalkraft (F3) auf die Blattfeder (1) an diesem Abstützmittel (19) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1) abgewinkelt ausgebildete axiale Enden (2, 3) aufweist, mit jeweils einen sich vertikal zur Längsausdehnung der Blattfeder (1) erstreckenden Abschnitt (4) und einen sich daran anschließenden horizontalen Endabschnitt (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Federungsanordnung mit einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff, die einen Mittelabschnitt und zwei daran anschließende axiale Enden aufweist, wobei die axialen Enden jeweils in einem Lagerbock aufgenommen sind, welche an einem dazu benachbarten Bauteil befestigt sind, bei der an zumindest einem der Lagerböcke ein gesondertes Abstützmittel angeordnet ist, das sich von dem Lagerbock aus in axialer Richtung zum Mittelabschnitt der Blattfeder erstreckt, und bei der das gesonderte Abstützmittel derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Oberseite der Blattfeder beim Einwirken einer Vertikalkraft auf die Blattfeder an diesem Abstützmittel anlegbar ist.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2009 015 662 B3 ist eine Federungsanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit einem an einer Fahrzeugstruktur befestigbaren Lagerbock, mit einer Blattfeder, die an dem Lagerbock fixiert ist, und mit einem am Lagerbock angeordneten Anschlag, der zur betriebszustandsbedingten Änderung der Federkennlinie der Blattfeder dient. Die dortige Blattfeder ist aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt und weist an zumindest einem ihrer beiden axialen Enden weder ein Lagerauge noch Bohrlöcher zur Durchführung von Befestigungsschrauben auf. Um diese Blattfeder dennoch sicher in dem Lagerbock zu halten ist vorgesehen, dass die Blattfeder mit ihrem freien Ende in einem Klemmkörper des Lagerbocks fixiert ist, der schwenkbar am Lagerbock befestigt ist. Um die Schwenkbarkeit des Klemmkörpers zu begrenzen ist am Lagerbock ein Anschlag ausgebildet. Bei einer geringen Belastung der Blattfeder liegt der Klemmkörper nicht an dem Anschlag an. Sobald jedoch die auf das Ende der Blattfeder wirkende Kraft eine vorgegebene Sollkraft überschreitet, gelangt der Klemmkörper durch die Verformung der Blattfeder zur Anlage an dem Anschlag, wodurch sich der Federweg der Blattfeder verkürzt. Hierdurch weist die Blattfeder vorteilhaft eine im Betrieb veränderliche Federkennlinie auf.
Weitere lageraugenlose und/oder bohrlochlose Faserverbundblattfedern sind aus der DE 10 2004 010 768 A1 , der EP 0 851 142 A1 und der US 6 991 223 B2 bekannt. Die Faserverbundblattfeder gemäß der EP 0 851 142 A1 weist einen in ihrer Einbaulage parabolisch bzw. konvex ausgebildeten Mittelabschnitt und an einer Seite ein vertikal nach oben abgewinkeltes axiales Ende auf, welches als Verankerungspunkt dient. Einen dazu ähnlichen Aufbau zeigt die Faserverbundblattfeder gemäß der US 6 991 223 B2 , bei der ein vertikal nach oben abgewinkeltes axiales Ende der Blattfeder in einem Lagerbock aufgenommen wird, wobei das abgewinkelte Ende einen Haltebolzen des Lagerbocks teilweise umgreift. Das gegenüberliegende axiale Ende dieser Blattfeder ist in einem anderen Lagerbock festgeklemmt.
Außerdem ist aus der DE 898 154 B eine Federungsanordnung für Schienenfahrzeuge bekannt, bei welcher sich mit zunehmender Durchbiegung einer Einblattfeder die Blattfederenden nacheinander auf elastische Auflager von den axialen Enden zur Mitte hin abstützen. Dabei ist vorgesehen, dass die axialen Enden der Blattfeder mit je einer elastischen Auflage schubfest verbunden sind, und die zugeschalteten Auflagen bei weiterer Durchfederung infolge Reibhaftung auf Schub verformt werden.
Schließlich ist aus der DE 1 925 538 U eine Federungsanordnung mit einer aus einem Blattfederpaket bestehenden elastischen Feder bekannt. Die Blattfeder weist an einem axialen Ende eine Lagerauge und an anderen Ende einen gerade Federabschnitt auf. Der gerade Federabschnitt ist in einem Lagerbock eingeklemmt. Zudem weist diese Federungsanordnung einen in Grenzen schwenkbaren Hebel auf, an dessen einen Ende eine Rolle aus einem elastischen Material frei drehbar gelagert ist. An diese Rolle ist die Feder bei einer Belastung lagerbockfern anlegbar.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lagerungsanordnung für eine Faserverbundblattfeder vorzustellen, welche die Blattfeder sicher sowie beschädigungsfrei einspannt, und bei der durch konstruktive Maßnahmen eine Veränderung der Federkennlinie der Blattfeder im Betrieb realisierbar ist. Weiter soll eine Faserverbundblattfeder sowie ein Lagerbock vorgeschlagen werden, die in einer solchen Federungsanordnung verwendet werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich für die Federungsanordnung, für die Faserverbundblattfeder und für den Lagerbock aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, während vorteilhafte Weiterbildungen in den Unteransprüchen definiert sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein an dem Lagerbock angeordnetes und direkt auf die Blattfeder wirkendes Umlenkmittel dazu geeignet ist, in Abhängigkeit von der auf die Blattfeder wirkenden Vertikalkraft deren wirksame Federlänge unterschiedlich einzustellen. Beim Einwirken einer ersten Vertikalkraft soll die Blattfeder an dem Umlenkmittel nicht zur Anlage kommen, während sich diese bei der Einwirkung einer zweiten, größeren Vertikalkraft an dem Umlenkmittel abstützt.
Ausgehend von dieser Erkenntnis wird eine Federungsanordnung mit einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff vorgeschlagen, die einen Mittelabschnitt und zwei daran anschließende axiale Enden aufweist, wobei die axialen Enden jeweils in einem Lagerbock aufgenommen sind, welche an einem dazu benachbarten Bauteil befestigt sind, bei der an zumindest einem der Lagerböcke ein gesondertes Abstützmittel angeordnet ist, das sich von dem Lagerbock aus in axialer Richtung zum Mittelabschnitt der Blattfeder erstreckt, und bei der das gesonderte Abstützmittel derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Oberseite der Blattfeder beim Einwirken einer Vertikalkraft auf die Blattfeder an diesem Abstützmittel anlegbar ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist außerdem vorgesehen, dass die Blattfeder abgewinkelt ausgebildete axiale Enden aufweist, mit jeweils einen sich vertikal zur Längsausdehnung der Blattfeder erstreckenden Abschnitt und einen sich daran anschließenden horizontalen Endabschnitt.
Diese Blattfedergeometrie ermöglicht im Zusammenwirken mit einer dazu korrespondierenden Ausbildung des Lagerbocks und seines gesonderten Abstützmittels in besonders vorteilhafter Weise das Wirksamwerden von zwei unterschiedlich langen, wirksamen Blattfederlängen.
In weiterer Ausgestaltung der Federungsanordnung gemäß der Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das erwähnte gesonderte Abstützmittel derart an dem Lagerbock angeordnet ist, dass sich die Blattfeder in einem ersten Betriebszustand beim Einwirken einer ersten Vertikalkraft F1 nicht an dem gesonderten Abstützmittel abstützt und die Blattfeder dadurch eine erste wirksame Federlänge LF1 aufweist, und dass sich die Blattfeder in einem zweiten Betriebszustand beim Einwirken einer zweiten Vertikalkraft F3 an dem gesonderten Abstützmittel abstützt und dadurch eine deutlich kürzer wirksame Federlänge LF3 aufweist, wobei die zweite Vertikalkraft F3 größer ist als die erste Vertikalkraft F1.
Die Faserverbundblattfeder ist demnach mit einem Lagerbock verbunden, der abweichend von bisher bekannten Ausführungsformen einen gesonderten, von dem Hauptkörper des Lagerbocks zur axialen Mitte der Blattfeder abgesetzt angeordnetes Abstützmittel aufweist, welches beim Einwirken einer ersten vertikalen Kraft auf die Blattfeder nicht zur Anwendung gelangt, und beim Einwirken einer zweiten, größeren Vertikalkraft ein Abstützen der Oberseite der Blattfeder an dem Abstützmittel ermöglicht. Die erste, kleinere Vertikalkraft F1 tritt bei der Nutzung einer erfindungsgemäßen Federungsanordnung in einem Kraftfahrzeug beispielsweise dann auf, wenn das Fahrzeug unbeladen ist, und die zweite höhere Vertikalkraft F3 wirkt dann auf die Blattfeder, wenn die Beladung des Kraftfahrzeugs eine bestimmte vordefinierte Gewichtskraft erzeugt oder übersteigt. Vorteilhaft stützt sich die Blattfeder an dem zumindest einen Lagerbock daher bei unterschiedlichen vertikalen Kräften mit unterschiedlich langen, wirksamen Blattfederlängen ab, so dass die Blattfeder bei einem unbeladenen Kraftfahrzeug vergleichsweise weich und bei einem schwer beladenen Kraftfahrzeug vergleichsweise hart gefedert ist. Dies kommt einerseits dem Fahrtkomfort und andererseits der Fahrstabilität zugute.
Die axialen Enden der Blattfeder sind dabei vorteilhaft so ausgebildet, dass sie sich mit den beiden genannten Abschnitten an dem jeweils zugeordneten Lagerbock abstützen. Zur Optimierung der Abstützung der Enden der Blattfeder an dem jeweiligen Lagerbock weist dieser vorzugsweise einen der Blattfeder axial zugewandten Abschnitt mit einer weitgehend vertikal ausgerichteten gekrümmten Oberfläche auf, an die die Unterseite des vertikalen Abschnitts der Blattfeder derart anlegbar ist, dass sie sich dort zumindest teilweise in axialer Richtung abstützt.
In weiterer Ausgestaltung dieser Federungsanordnung ist bevorzugt vorgesehen, dass der im wesentlichen vertikale Abschnitt der Blattfeder mit dem Mittelabschnitt der Blattfeder sowie der im wesentlichen horizontale Endabschnitt der Blattfeder mit dem im wesentlichen vertikalen Abschnitt der Blattfeder über gekrümmte Verbindungsabschnitte verbunden sind, in deren Bereich die Blattfederunterseite zumindest teilweise an der dazu korrespondierenden Oberfläche des vertikal gekrümmten Abschnitts des Lagerbocks anliegt. Vereinfacht dargestellt weist die Blattfeder in diesem Bereich einen etwa S-förmigen Verlauf auf. Der im wesentlichen vertikal ausgerichtete Abschnitt der Blattfeder liegt dabei an dem im wesentlichen vertikalen Abschnitt des Lagerbocks an, während der im wesentlichen horizontale Endabschnitt der Blattfeder in einer Einsenkung an der Oberseite des Lagerbocks aufgenommen ist. Diese Einsenkung im Lagerbock ist in ihrer Höhe etwas untermaßig ausgebildet, so dass bei einer formschlüssigen Abdeckung der Einsenkung mittels eines Deckels der horizontale Endabschnitt der Blattfeder im Lagerbock kraftschlüssig festgeklemmt ist.
Wenngleich bevorzugt vorgesehen ist, dass die Federungsanordnung gemäß der Erfindung in einem Fahrzeug derartig eingebaut ist, dass sich die Blattfeder mit ihrer Längsachse weitgehend parallel zur Fahrzeuglängsachse erstreckt, so kann die Blattfeder gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel auch quer zur Längsachse des Fahrzeugs und damit parallel zu einer Radachse des Fahrzeugs in demselben eingebaut sein.
Zur Befestigung der Lagerböcke ist vorgesehen, dass diese Bohrungen aufweisen, durch die Befestigungsmittel hindurch führbar sind. Diese als Schrauben oder Schraubbolzen ausgebührten Befestigungsmittel sind an einer tragenden Struktur befestigbar, beispielsweise an einen Quer- oder Längsholm eines Fahrzeugs. Die die Blattfeder haltenden Lagerböcke sind beispielsweise an einem Achsträger eines Fahrzeugs befestigt, während der Mittelabschnitt der Blattfeder mittels einer Haltevorrichtung mit einem Radträger verbunden ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Federungsanordnung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Lagerbock unter Einhaltung eines axialen Abstandes, der größer als die Dicke der Blattfeder ist, als gesondertes Abstützmittel ein zylindrischer Körper oder ein Umlenkschuh befestigt ist, an dessen Oberfläche ein Abschnitt der Oberseite der Blattfeder abstützbar ist. Der erwähnte axiale Abstand zwischen dem gesonderten Abstützmittel und der Oberfläche des Lagerbocks ermöglicht ein Hindurchführen der Blattfeder bei dem Zusammenbau der Federungsanordnung vor deren kompletten Montage an der Umgebungskonstruktion. Zudem ermöglicht der axiale Abstand zwischen dem gesonderten Abstützmittel und der Oberfläche des Lagerbocks eine im geringen Ausmaß mögliche Verformungsbewegung der Blattfeder bei eine Belastung bzw. Entlastung der Blattfeder mit axialen und/oder vertikalen Kräften. Die Oberflächengeometrie des gesonderten Abstützmittels, ob nun zylindrischer Körper oder Umlenkschuh, ist an die jeweilige Verformungsgeometrie der Blattfeder optimal angepasst, welche sich einstellt, wenn die Blattfeder durch eine geringe oder eine hohe Vertikalkraft belastet wird.
In einer konstruktiv einfachen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das gesonderte Abstützmittel mittels zumindest eines Haltearms starr mit dem Lagerbock verbunden ist.
Durch diese starre Anbindung des gesonderten Abstützmittels an den Hauptkörper des Lagerbocks stehen am Lagerbock zwei Abstützstellen für eine vertikale Abstützung der Blattfeder zur Verfügung. Bei der Einwirkung einer vergleichsweise geringen vertikalen Kraft F1 auf die Blattfeder, vorzugsweise auf die axialen Enden der Blattfeder, gelangt das gesonderte Abstützmittel nicht zur Anwendung, sondern die Blattfeder stützt sich axial und vertikal allein an dem Hauptkörper des Lagerbocks ab, so dass sich eine vergleichsweise große wirksame Federlänge einstellt ist, wodurch die Blattfeder eine weiche Federwirkung erzeugt. Bei der Einwirkung einer größeren Vertikalkraft F3 wird die Blattfeder derart verformt, dass sie an dem gesonderten Abstützmittel zur Anlage gelangt, so dass sich eine axial kürzere wirksame Federlänge einstellt, wodurch die Blattfeder eine härter Federwirkung erzeugt.
Wenngleich es zur Realisierung der durch den erfindungsgemäßen Aufbau bezweckten Wirkung völlig ausreicht, wenn der wenigstens eine Haltearm drehfest mit dem Hauptkörper des Lagerbocks verbunden ist, so kann gemäß einer anderen Variante vorgesehen sein, dass das gesonderte Abstützmittel mittels dem zumindest einem Haltearm um eine Achse schwenkbar an dem Lagerbock gelagert ist. Zur Begrenzung der Schwenkbeweglichkeit des gesonderten Abstützmittels ist an dem Hauptkörper des Lagerbocks bevorzugt zumindest ein Anschlag für den zumindest einen Haltearm angeordnet. Bei der Anordnung von zwei Anschlägen, einen oberen Anschlag und einen unteren Anschlag für den zumindest einen Haltearm, ist die Schwenkbeweglichkeit vorteilhaft in beide Richtungen eingeschränkt.
Eine Veränderung der Position des Anschlags am Lagerbock bewirkt letztlich eine mehr oder minder starke axiale Auslenkbarkeit des zumindest einen Haltearms bzw. des daran angeordneten gesonderten Abstützmittels, so dass durch die Positionierung des oberen Anschlags für den Haltearm letztlich die unter Einwirkung der höheren Vertikalkraft F3 wirksame Federlänge einstellbar ist. Der untere Anschlag definiert den Abstand, den das gesonderte Abstützmittel zu der Oberseite der Blattfeder einnimmt, wenn auf diese eine nur geringe Vertikalkraft F1 wirkt. Die optimale Position des zumindest einen Anschlags wird während der Konstruktion der Lagerungsanordnung für die Blattfeder auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogen bestimmt und bei deren Herstellung berücksichtigt.
Um ein Klappern des schwenkbaren, gesonderten Abstützmittels zu vermeiden kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine schwenkbar gelagerte Haltearm durch die Kraft eines Federmittels in Richtung zum unteren Anschlag bzw. zur Oberseite der Blattfeder belastet wird. Das Federmittel stützt sich dabei an dem Hauptkörper des Lagerbocks ab. Zur Dämpfung der Schwenkbeweglichkeit des gesonderten Abstützmittels kann dem zumindest einen Haltearm ein Dämpfungsmittel zugeordnet sein, beispielsweise in Form einer Reibflächenpaarung im Bereich der Schwenklagerung.
In weiterer konstruktiver Ausgestaltung der Federungsanordnung gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das gesonderte Abstützmittel an dem zumindest einem Haltearm drehbar gelagert angeordnet ist. Hierzu kann das gesonderte Abstützmittel auf einer Drehachse vorzugsweise gleitgelagert angeordnet sein, oder mittels bauteileigener axial endseitiger Achsstummel in Wälz- oder Gleitlagern aufgenommen sein, welche in zwei das Abstützmittel haltende Haltearme eingesetzt sind.
Die Erfindung betrifft auch eine Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff, die zur Verwendung in der Federungsanordnung gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Diese Faserverbundblattfeder weist in ihrer Einbaulage einen konkav gebogenen Mittelabschnitt und zwei daran anschließende axiale Enden auf, wobei zumindest eines dieser beiden axialen Enden hakenförmig ausgebildet ist, mit einem im wesentlichen vertikalen Abschnitt und einem im wesentlichen horizontalen Endabschnitt. Diese eher ungewöhnliche Geometrie der Blattfeder ist speziell für die Kombination mit den bereits geschilderten Lagerböcken abgestimmt, wodurch deren vertikales Festklemmen in dem Lagerböcken sowie deren axiale Anlage an einer axialen Außenfläche der Lagerböcke begünstigt ist.
Hierzu ist bei der Faserverbundblattfeder gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der im wesentlichen vertikale Abschnitt mit dem Mittelabschnitt der Blattfeder und der im wesentlichen horizontale Endabschnitt mit dem im wesentlichen vertikalen Abschnitt der Blattfeder über gekrümmte Verbindungsabschnitte verbunden sind, wobei die Verbindungsabschnitte speziell zur Anlage an eine dazu korrespondierende Oberfläche des Lagerbocks oder umgekehrt ausgebildet sind. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zum Mittelabschnitt dichtere gekrümmte Verbindungsabschnitt zur Anlage an das gesonderte Abstützmittel ausgebildet ist.
Weiter betrifft die Erfindung einen Lagerbock zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Federungsanordnung. Dieser Lagerbock zur endseitigen Halterung und Abstützung einer Faserverbundblattfeder ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Vorrichtung zur form- und kraftschlüssigen Aufnahme eines Endabschnitts der Blattfeder aufweist, und dass an dem Lagerbock ein gesondertes Abstützmittel angeordnet ist, das sich von dem Lagerbock aus in axialer Richtung zum Mittelabschnitt der Blattfeder erstreckt, und an dem die Oberseite der Blattfeder bei Einwirken einer vertikalen Kraft F3 auf die Blattfeder anlegbar ist.
Demnach weist der erfindungsgemäße Lagerbock zwei Abstützpunkte für die Faserverbundblattfeder auf, nämlich einen ersten Abstützpunkt dort, wo die Blattfeder mit ihrem axialen Ende form- und kraftschlüssig in den Lagerbock eingespannt ist, und einen zweiten Abstützpunkt an dem gesonderten Abstützmittel. Durch diese Konstruktion kann der eine Abstützpunkt bei Einwirkung nur geringer Vertikalkräfte auf die Blattfeder zum Wirksamwerden einer ersten Federkennlinie und der zweite Abstützpunkt zum Wirksamwerden einer zweiten Federkennlinie genutzt werden.
In weiterer Ausgestaltung dieses Lagerbockes kann vorgesehen sein, dass zwischen dem gesonderten Abstützmittel und dem Hauptkörper des Lagerbocks ein Spalt ausgebildet ist, durch den das axiale Ende der Blattfeder bei der Verbindung von Blattfeder und Lagerbock hindurch führbar ist. Vorzugsweise ist dieser Spalt axial so breit ausgebildet, dass das zusätzliche Abstützmittel die Außenseite der Blattfeder bei Einwirkung einer kleinen Vertikalkraft F1 nicht berührt.
Gemäß einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass der Lagerbock und das gesonderte Abstützmittel über Haltearme drehfest miteinander verbunden sind. Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Lagerbock und das gesonderte Abstützmittel über Haltearme schwenkbar miteinander verbunden sind. Weiter kann vorgesehen sein, dass das gesonderte Abstützmittel an dem zumindest einen Haltearm drehbar befestigt ist. Die Vorteile sowie weitere Konstruktionsdetails wurden bereits weiter vorne stehend im Zusammengang mit der Federungsanordnung für die Blattfeder erwähnt, so dass eine Wiederholung hier nicht notwenig erscheint.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Hierzu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. Sie zeigt in
1 eine perspektivische Darstellung einer Federungsanordnung mit einer Faserverbundblattfeder und endseitigen Lagerböcken gemäß der Erfindung,
2 eine schematische Seitenansicht der Federungsanordnung gemäß 1 in einer Einbausituation bei der Einwirkung einer kleinen Vertikalkraft, und
3 eine Abbildung der Federungsanordnung wie in 2 bei der Einwirkung einer großen Vertikalkraft.
Demnach zeigt 1 eine Federungsanordnung 22 mit einer in ihrer Einbaulage konkav ausgebildeten Faserverbundblattfeder 1, die endseitig in zwei Lagerböcken 6, 7 befestigt ist. Die Blattfeder 1 erstreckt sich in dem gewählten Ausführungsbeispiel in Längsrichtung in etwa parallel zur Längsachse X eines Fahrzeugs, an dem diese Federungsanordnung 22 zur Verwendung gelangt.
Auf den beiden Lagerböcken 6 und 7 fehlen in 1 noch Deckel 12, mit denen die endabschnittseitige Oberseite 21 der Blattfeder 1 im endmontiertem Zustand abgedeckt ist (siehe 2). Die Blattfeder 1 weist an ihren axialen Enden 2, 3 keine Lageraugen oder Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln auf. Sie ist im Bereich ihrer rechts- und linksseitigen Endabschnitte 5 mit ungestörtem Faserverlauf im wesentlichen rechteckig ausgebildet und in jeweils einer geometrisch angepassten Einsenkung 8 an der Oberseite der Lagerböcke 6, 7 form- und kraftschlüssig aufgenommen.
Die Lagerböcke 5, 6 weisen vertikal ausgerichtete Bohrungen 28, 29 auf, durch die beispielsweise als Schrauben ausgebildete Befestigungsmittel 13, 14 führbar sind. Mit Hilfe dieser Befestigungsmittel 13, 14 sind die Lagerböcke 5, 6 beispielsweise an einem Achsträger 24 eine Fahrzeuges befestigbar. Der Mittelabschnitt 32 der Blattfeder 1 stützt sich gemäß den 2 und 3 an einem Radträger 27 ab, mit dem die Blattfeder 1 über eine Klammer 25 und als Schrauben ausgebildete Befestigungsmittel 26 verbunden ist (2).
Die axialen Enden 2, 3 der Blattfeder 1 sind abgewinkelt ausgebildet, mit jeweils einen sich im wesentlichen vertikal zur Längsausdehnung der Blattfeder 1 erstreckenden Abschnitt 4 und einen sich daran anschließenden, im wesentlichen horizontalen Endabschnitt 5. In den 1 bis 3 ist erkennbar, dass der im wesentlichen vertikale Abschnitt 4 der Blattfeder 1 mit dem Mittelabschnitt 32 derselben und der im wesentlichen horizontale Endabschnitt 5 der Blattfeder mit dem im wesentlichen vertikalen Abschnitt 4 über gekrümmte Verbindungsabschnitte 33, 34 verbunden ist, die zumindest teilweise an einer dazu korrespondierenden Oberfläche 10 des vertikal gekrümmten Abschnitts 9 des Lagerbocks 6, 7 anliegen.
Während die beiden horizontalen Endabschnitte 5 der Blattfeder 1 demnach in den Einsenkungen 8 der beiden Lagerböcke 6, 7 aufgenommen und dort jeweils mittels eines Deckels 12 festgeklemmt sind, stützt sich im Bereich eines jeden axialen Endes 2, 3 der Blattfeder 1 der im wesentlichen vertikal ausgerichtete Abschnitt 4 der Blattfeder 1 axial an dem gekrümmten Abschnitt 9 des Lagerbocks 6, 7 ab, so dass die Unterseite 31 der Blattfeder 1 an einer kongruent ausgebildeten Oberfläche 10 des gekrümmten Abschnitts 9 des Lagerbocks 6, 7 axial anliegt.
Nach den bisherigen Ausführungen ist die Faserverbundblattfeder 1 mit ihren axialen Enden 2, 3 bzw. ihren horizontalen Endabschnitten 5 rechts- und linksseitig in den Lagerböcken 6, 7 form- und kraftschlüssig festgeklemmt. Insofern stellen diese endseitigen Einspannstellen der Blattfeder 1 ersten Abstützstellen dar, welche die Erstreckung einer ersten wirksamen Federlänge LF1 der Blattfeder 1 bestimmen. Diese erste wirksame Federlänge LF1 stellt sich bei dieser Lagerungsanordnung 22 ein, wenn eine geringe Vertikalkraft F1 auf die Blattfeder 1 wirkt. Die vergleichsweise große Federlänge LF1 bewirkt eine relativ weiche Federwirkung, welches bei einem weitgehend unbeladenen Fahrzeug als komfortabel beurteilt wird.
Nur zum weiteren Verständnis sei erwähnt, dass die beiden über die Lagerböcke 6, 7 auf die axialen Enden 2, 3 der Blattfeder 1 wirkenden Teilkräfte F1 eine resultierende Gesamtkraft F2 erzeugen, welche über den Mittelabschnitt 32 der Blattfeder 1 auf den Radträger 27 und von dort auf nicht dargestellte Fahrzeugräder übertragen wird. Gleiches gilt für 3, bei der aus den auf die Blattfeder 1 einwirkenden Teilkräften F3 eine auf den Radträger 27 wirkende Gesamtkraft F4 wird.
Eine weitere Besonderheit dieser Federungsanordnung 22 ist nun, dass an den beiden Lagerböcken 6, 7 jeweils ein gesondertes Abstützmittel 19 angeordnet ist, das sich von dem Lagerbock 6, 7 aus in axialer Richtung zum Mittelabschnitt 32 der Blattfeder 1 erstreckt, und an dem die Oberseite 21 der Blattfeder 1 beim Einwirken einer vertikalen Kraft F3 auf dieselbe zur Verkürzung der wirksamen Federlänge LF3 anlegbar ist, wobei die Kraft F3 größer ist als die erstgenannte Kraft F1.
Wie ein Vergleich der 2 und 3 veranschaulicht, ist die Federungsanordnung 22 gemäß der Erfindung derartig ausgebildet, dass gemäß 2 bei der Einwirkung einer vergleichsweise geringen Vertikalkraft F1 zwischen der Oberseite 21 der Blattfeder 1 und der Oberfläche 20 des gesonderten Abstützmittels 19 ein Spalt 30 frei bleibt, so dass das gesonderte Abstützmittel 19 nicht zur Wirkung gelangt. Im Gegensatz dazu zeigt 3, dass bei Einwirkung einer vergleichsweise großen Vertikalkraft F3 der Spalt 30 geschlossen ist und sich die Oberseite 21 der Blattfeder an dem gesonderten Abstützmittel 19 vertikal abstützt.
Dadurch, dass das gesonderte Abstützmittel 19 im Vergleich zum Hauptkörper des jeweiligen Lagerbockes 6, 7 axial in Richtung zur Mitte der Blattfeder 1 verlagert angeordnet ist, wird die wirksame Federlänge auf den Wert LF3 verkürzt, so dass eine vergleichsweise härtere Federwirkung erzeugt wird. Dies wird für ein beladenes Fahrzeug als vorteilhaft beurteilt, da die Fahrzeugkarosserie nicht so tief in die Federung einsinkt und dadurch die Fahreigenschaften verbessert sind.
Das gesonderte Abstützmittel 19 ist in dem hier gewählten Ausführungsbeispiel über zwei Haltearme 15, 16 schwenkbar mit dem Lagerbock 6, 7 verbunden. Die Haltearme 15, 16 sind dazu an einer Schwenkachse 17 am Lagerbock 6, 7 drehbar aufgenommen. Eine nur schematisch gezeichnetes Dämpfungsmittel 23 dämpft die Schwenkbeweglichkeit der Haltearme 15, 16 im Bereich deren Lagerung, die beispielsweise als Wälz- oder Gleitlager ausgebildet sein können. Außerdem ist ein Federmittel 11 vorhanden, welches auf die Haltearme 15, 16 derartig wirkt, dass das gesonderte Abstützmittel 19 in Richtung zur Oberseite 21 der Blattfeder 1 mit einer Auflagekraft belastet wird.
Die Haltarme 15, 16 sind gemäß 3 zwischen zwei Anschlägen 35, 36 verschenkbar, die an dem Lagerbock 6, 7 ausgebildet sind. Der untere der beiden Anschläge 35 gewährleistet aufgrund seiner Position, dass das gesonderte Abstützmittel 19 bei Einwirken der kleinen Vertikalkraft F1 sowie bei Einwirkung der auf das gesonderte Abstützmittel 19 wirkenden Kräfte (Federkraft, Gewichtskraft) nicht an der Oberfläche 21 der Blattfeder 1 anliegt und der Spalt 30 frei bleibt. Der obere Anschlag 36 bestimmt den Ort der maximalen Verkürzung der wirksamen Federlänge LF3 bei einem Hochschwenken der Haltearme 15, 16 und damit des Abstützmittels 19 in Richtung zu ihrer horizontalen Stellung.
Das gesonderte Abstützmittel 19 ist hier als zylindrische Rolle ausgebildet, jedoch kann dieses auch ein Gleitschuh sein. Das gesonderte Abstützmittel 19 ist an einer Drehachse 18 an den beiden Haltearmen 15, 16 drehbar gelagert, so dass ein Anlegen der Oberseite 21 der Blattfeder 1 letztere auch bei einer langen Gebrauchsdauer nicht beschädigt.
Bezugszeichenliste

1: Blattfeder
2: Axiales Ende der Blattfeder
3: Axiales Ende der Blattfeder
4: Vertikaler Abschnitt der Blattfeder
5: Horizontaler Endabschnitt der Blattfeder
6: Lagerbock
7: Lagerbock
8: Einsenkung zur Aufnahme des Blattfederendes
9: Gekrümmter Abschnitt des Lagerbocks
10: Oberfläche des Abschnitts 9
11: Federmittel
12: Deckel
13: Befestigungsmittel
14: Befestigungsmittel
15: Haltearm
16: Haltearm
17: Schwenkachse am Lagerbock
18: Drehachse am Haltearm
19: Gesondertes Abstützmittel am Lagerbock
20: Oberfläche der Zylindrischer Körper
21: Oberseite der Blattfeder
22: Federungsanordnung
23: Dämpfungsmittel
24: Achsträger
25: Klammer
26: Befestigungsmittel
27: Radträger
28: Bohrung
29: Bohrung
30: Spalt
31: Unterseite der Blattfeder
32: Mittelabschnitt der Blattfeder
33: Verbindungsabschnitt der Blattfeder
34: Verbindungsabschnitt der Blattfeder
35: Anschlag
36: Anschlag
F1–F4: Kräfte
LF1: Wirksame Federlänge der Blattfeder bei kleiner Vertikalkraft F1
LF3: Wirksame Federlänge der Blattfeder bei großer Vertikalkraft F3
X: Längsachse eines Fahrzeugs

Claims

Federungsanordnung (22) mit einer Blattfeder (1) aus einem Faserverbundwerkstoff, die einen Mittelabschnitt (32) und zwei daran anschließende axiale Enden (2, 3) aufweist, wobei die axialen Enden (2, 3) jeweils in einem Lagerbock (6, 7) aufgenommen sind, welche an einem dazu benachbarten Bauteil (24) befestigt sind, bei der an zumindest einem der Lagerböcke (6, 7) ein gesondertes Abstützmittel (19) angeordnet ist, das sich von dem Lagerbock (6, 7) aus in axialer Richtung zum Mittelabschnitt (32) der Blattfeder (1) erstreckt, und bei der das gesonderte Abstützmittel (19) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Oberseite (21) der Blattfeder (1) beim Einwirken einer Vertikalkraft (F3) auf die Blattfeder (1) an diesem Abstützmittel (19) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1) abgewinkelt ausgebildete axiale Enden (2, 3) aufweist, mit jeweils einen sich vertikal zur Längsausdehnung der Blattfeder (1) erstreckenden Abschnitt (4) und einen sich daran anschließenden horizontalen Endabschnitt (5).
Federungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gesonderte Abstützmittel (19) derart an dem Lagerbock (6, 7) angeordnet ist, dass sich die Blattfeder (1) in einem ersten Betriebszustand beim Einwirken einer ersten Vertikalkraft (F1) nicht an dem gesonderten Abstützmittel (19) abstützt und die Blattfeder (1) dadurch eine wirksame Federlänge (LF1) aufweist, und dass sich die Blattfeder (1) in einem zweiten Betriebszustand beim Einwirken einer zweiten Vertikalkraft (F3) an dem gesonderten Abstützmittel (19) abstützt und dadurch eine deutlich kürzer wirksame Federlänge (LF3) aufweist, wobei die zweite Vertikalkraft (F3) größer ist als die erste Vertikalkraft (F1).
Federungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Blattfeder (1) endseitig mit beiden Abschnitten (4, 5) an dem jeweiligen Lagerbock (6, 7) abstützt.
Federungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1) sich mit ihrem vertikalen Abschnitt (4) an einem vertikal gekrümmten Abschnitt (9) des Lagerbocks (6, 7) axial abstützt.
Federungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abschnitt (4) mit dem Mittelabschnitt (32) und der horizontale Endabschnitt (5) mit dem vertikale Abschnitt (4) über gekrümmte Verbindungsabschnitte (33, 34) der Blattfeder (1) verbunden sind, die zumindest teilweise an einer dazu korrespondierenden Oberfläche (10) des vertikal gekrümmten Abschnitts (9) des Lagerbocks (6, 7) anliegen.
Federungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1) mit ihrem horizontalen Endabschnitt (5) formschlüssig in einer Einsenkung (8) des Lagerbocks (6, 7) aufgenommen ist.
Federungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsenkung (8) des Lagerbocks (6, 7) mittels eines Deckels (12) verschließbar ist, der den horizontalen Endabschnitt (5) der Blattfeder (1) im Lagerbock (6, 7) kraftschlüssig festklemmt.
Federungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsanordnung (22) in einem Fahrzeug derartig eingebaut ist, dass sich die Blattfeder (1) mit ihrer Längsachse weitgehend parallel zur Fahrzeuglängsachse (X) erstreckt.
Federungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (6, 7) Bohrungen (28, 29) zur Hindurchführung von Befestigungsmitteln (13, 14) aufweist, mit deren Hilfe der Lagerbock (6, 7) an einer tragenden Struktur (24) eines Fahrzeugs befestigbar ist.
Federungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die Blattfeder (1) haltenden Lagerböcke (6, 7) an einem Achsträger (24) eines Fahrzeugs befestigt sind, und dass der Mittelabschnitt (32) der Blattfeder (1) mittels einer Haltevorrichtung an einem Radträger (27) befestigt ist.
Federungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem jeweiligen Lagerbock (6, 7) unter Einhaltung eines axialen Abstandes, der größer als die Dicke der Blattfeder (1) ist, als gesondertes Abstützmittel ein zylindrischer Körper (19) oder ein Umlenkschuh befestigt ist, an dessen Oberfläche (20) ein Abschnitt der Oberseite (21) der Blattfeder (1) abstützbar ist.
Federungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das gesonderte Abstützmittel (19) mittels zumindest einem Haltearm (15, 16) starr mit dem Lagerbock (6, 7) verbunden ist.
Federungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das gesonderte Abstützmittel (19) mittels zumindest einem Haltearm (15, 16) um eine Schwenkachse (17) schwenkbar an dem Lagerbock (6, 7) gelagert ist.
Federungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das gesonderte Abstützmittel (19) an zumindest einem Haltearm (15, 16) um eine Drehachse (18) drehbar gelagert angeordnet ist.
Federungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (18) des Abstützmittels (19) von zwei gegenüberliegenden Haltearmen (15, 16) getragen wird, welche an dem Lagerbock (6, 7) befestigt sind.
Federungsanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine schwenkbar gelagerte Haltearm (15, 16) durch die Kraft eines Federmittels (11) in Richtung zur Oberseite (21) der Blattfeder (1) belastet wird.
Federungsanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einen Haltearm (15, 16) ein Dämpfungsmittel (23) zur Dämpfung seiner Schwenkbeweglichkeit zugeordnet ist.
Federungsanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lagerbock (6, 7) zumindest ein Anschlag (35, 36) angeordnet ist, der die Schwenkbeweglichkeit des zumindest einen Haltearms (15, 16) in vertikaler Richtung begrenzt.
Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff, mit einem in ihrer Einbaulage konkav gebogenen Mittelabschnitt (32) und zwei axialen Enden (2, 3), wobei zumindest eines der beiden axialen Enden (2, 3) der Blattfeder (1) hakenförmig ausgebildet ist, mit einem im wesentlichen vertikalen Abschnitt (4) und einem horizontalen Endabschnitt (5), dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abschnitt (4) mit dem Mittelabschnitt (32) und der horizontale Endabschnitt (5) mit dem vertikalen Abschnitt (4) über gekrümmte Verbindungsabschnitte (33, 34) verbunden sind, die zur Anlage an eine dazu korrespondierenden Oberfläche (10) des Lagerbocks (6, 7) ausgebildet sind.
Blattfeder nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Mittelabschnitt (32) nähere gekrümmte Verbindungsabschnitt (33) zur Anlage an das gesonderte Abstützmittel (19) ausgebildet ist.
Lagerbock (6, 7) zur endseitigen Halterung einer Faserverbundblattfeder (1), der eine Vorrichtung (8) zur form- und kraftschlüssigen Aufnahme eines Endabschnitts (5) der Blattfeder (1) aufweist, an dem Lagerbock (6, 7) ein gesondertes Abstützmittel (19) angeordnet ist, welches sich von dem Lagerbock (6, 7) aus in axialer Richtung zum Mittelabschnitt (32) der Blattfeder (1) erstreckt, und an dem Abstützmittel (19) die Oberseite (21) der Blattfeder (1) beim Einwirken einer vertikalen Kraft (F3) auf die Blattfeder (1) anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem gesonderten Abstützmittel (19) und dem Lagerbock (6, 7) ein Spalt ausgebildet ist, durch den das axiale Ende (2, 3) der Blattfeder (1) hindurch führbar ist.
Lagerbock nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (6, 7) und das gesonderte Abstützmittel (19) über Haltearme (15, 16) drehfest miteinander verbunden sind.
Lagerbock nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (6, 7) und das gesonderte Abstützmittel (19) über Haltearme (15, 16) schwenkbar miteinander verbunden sind.
Lagerbock nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das gesonderte Abstützmittel (19) an dem zumindest einen Haltearm (15, 16) drehbar gelagert ist.