DE102014005978A1

DE102014005978A1 - Aus einem Faserverbundwerkstoff bestehende Blattfeder und ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014005978A1
Application number: DE201410005978
Authority: DE
Inventors: Kay Hofmeister; Kenji Shinoda; Leticia Souza e Costa Henrique
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2014-09-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine aus einem Faserverbundwerkstoff bestehende Blattfeder, welche über ein Federbefestigungselement (3) form- und kraftschlüssig an einem Fahrwerksbauteil (5) eines Fahrzeuges befestigbar ist. Bei einer Blattfeder, bei welcher eine sichere und rutschfreie Anbindung der Blattfeder an das Fahrwerksbauteil gewährleistet wird, ist ein Auflagebereich (9) der Blattfeder (1) und/oder des Befestigungselementes (3) aufgeraut, wobei die Blattfeder (1) mindestens einen Vorsprung (7) zur Positionierung des Fahrwerksbauteiles (5) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine aus einem Faserverbundwerkstoff bestehende Blattfeder, welche über ein Federbefestigungselement form- und kraftschlüssig an einem Fahrwerksbauteil eines Fahrzeuges befestigbar ist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Blattfeder.
Bei Nutzfahrzeugen ist bei einer gängigen Federung die Hinterachse des Fahrzeuges an einer Blattfeder befestigt. Aus der DE 10 2007 017 991 A1 ist eine Blattfeder aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff bekannt, welche in einem mittleren Befestigungsabschnitt senkrecht zu ihrer Längserstreckung eine Einengung aufweist, in die ein Krafteinleitungselement form- und kraftschlüssig einsetzbar ist. Dieses Krafteinleitungselement wird nach dem Einlegen verschraubt. Um eine sichere und rutschfreie Anbindung der Blattfeder an der Hinterachse zu gewährleisten, ist nicht nur die Einengung der Blattfeder notwendig, sondern es sind auch mehrere zusätzliche Kraftübertragungselemente erforderlich, was eine kostenaufwändige Konstruktion und Montage der Blattfeder nach sich zieht.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine aus einem Faserverbundwerkstoff bestehende Blattfeder anzugeben, welche eine sichere und rutschfreie Anbindung an ein Fahrwerksbauteil ermöglicht und trotzdem kostengünstig herstellbar ist.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe ist mit einer Blattfeder dadurch gelost, dass ein Auflagebereich der Blattfeder und/oder des Befestigungselementes aufgeraut ist und die Blattfeder mindestens einen Vorsprung zur Positionierung des Fahrwerksbauteils aufweist. Dies hat den Vorteil, dass durch die Aufrauhung des Auflagebereiches eine sichere und rutschfreie Anbindung der Blattfeder an dem Fahrwerksbauteil erfolgt. Gleichzeitig kann durch die Positionierung des Fahrwerksbauteiles mit Hilfe des mindestens einen Vorsprungs auf zusätzliche Krafteinleitungsteile verzichtet werden, wodurch die Herstellung der Blattfeder besonders kostengünstig ausgelegt ist.
Vorteilhafterweise stehen mehrere Vorsprünge in Richtung einer Längserstreckung des Fahrwerksbauteils ab, wobei das Fahrwerksbauteil zwischen den Vorsprüngen einlegbar ist und vorzugsweise an jedem Vorsprung ein Schraubelement zur Arretierung des Befestigungselementes anliegt. Durch die Verwendung mehrerer Vorsprünge, deren Abstand in etwa der Geometrie des Fahrwerksbauteils entspricht, kann das Fahrwerksbauteil zwischen diese Vorsprünge eingelegt werden, wodurch es nicht nur positionierbar ist, sondern gleichzeitig auch ein Verrutschen des Fahrwerksbauteils relativ zur Blattfeder verhindert wird.
In einer Ausgestaltung schließen zwei Vorsprünge das Schraubelement zur Arretierung des Befestigungselementes ein. Durch diese Abstützung des Schraubelementes an dem Vorsprung wird weiterhin eine Verschiebung der Blattfeder gegenüber dem Fahrwerksbauteil verhindert.
In einer Variante ist der Vorsprung als sich längserstreckende Auswölbung ausgebildet, an welcher zwei, an der gleichen Seite der Blattfeder verlaufende Schraubelemente zur Arretierung des Befestigungselementes abgestützt sind. Auch bei dieser Ausgestaltung stützen sich die Schraubelemente an der Auswölbung ab, wodurch eine formschlüssige Anbindung und Positionierung des Fahrwerksbauteils an der Blattfeder unterstützt wird.
In einer Ausführungsform besteht der Vorsprung aus einem Teil des Faserverbundstoffes oder aus einem Harz des Faserverbundstoffes. Dabei wird der Vorsprung gemeinsam mit der Blattfeder in nur einem Arbeitsschritt hergestellt, was die Herstellungskosten weiter reduziert.
In einer Ausgestaltung weist der Vorsprung einen Einleger auf. Ein solcher Einleger trägt zur Stabilisierung des Vorsprunges bei und verhindert eine Verschiebung des Vorsprunges gegenüber der Blattfeder, weshalb die Anbindung des Fahrwerksbauteiles an die Blattfeder besonders stabil gestaltet ist.
Vorteilhafterweise besteht der Einleger aus einem Kunststoff- oder Metallteil, welches vorteilhafterweise von einer Opferschicht umgeben ist. Die Opferschicht dient dabei zum Schutz des darunter liegenden Materials und verhindert ein Verrutschen des Einlegers innerhalb des Vorsprunges.
In einer Variante ist an dem Auflagebereich mindestens eine weitere Opferschicht zur Begrenzung einer Delamination angebracht. Unter der Delamination soll ein Ablösen der Fasern des Faserverbundwerkstoffes verstanden werden. Mittels der einen oder mehrerer Opferschichten wird somit die Delamination begrenzt, welche an der Oberfläche der Blattfeder entsteht und über die Fasern verläuft.
In einer weiteren Ausführungsform ist die aufgeraute Oberfläche des Auflagebereiches durch eine Struktur des die Auflagefläche bearbeitenden Werkzeuges einprägbar. Damit ist eine besonders zeitsparende Methode zur Aufbringung der Aufrauhung gegeben.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, mit einem Fahrwerksbauteil, welches an einer, aus einem Faserverbundwerkstoff bestehenden Blattfeder zur Federung befestigt ist. Bei einem Kraftfahrzeug, bei welchem eine sichere und rutschfreie Anbindung des Fahrwerksbauteils an einer Blattfeder gewährleistet wird, ist die Blattfeder nach mindestens einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmal ausbildet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Blattfeder,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Blattfeder,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Blattfeder,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Blattfeder,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Blattfeder,
6 mögliche Beispiele für eine aufgeraute Oberfläche der erfindungsgemäßen Blattfeder.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Blattfeder 1. Die Blattfeder 1 besteht dabei aus einem Faserverbundwerkstoff. 1a zeigt eine Draufsicht auf die Blattfeder, während 1b einen Querschnitt durch die Blattfeder 1 zeigt. Die Blattfeder 1 ist über ein Federbefestigungselement 3, vorzugsweise eine Federplatte, an einem Fahrzeugbauteil 5 angeordnet, welches vorteilhafterweise als Hinterachse eines Nutzfahrzeuges ausgebildet ist. Die Blattfeder 1 verläuft dabei quer zur Hinterachse 5 und weist auf jeder Seite ihrer Längserstreckung zwei Vorsprünge 7 auf, deren Abstand annähernd durch die Breite der Hinterachse 5 bestimmt wird. Die Blattfeder 1 ist in einem Auflagebereich 9, in welchem das Federbefestigungselement 3 auf ihr aufliegt, aufgeraut. An der Außenseite jedes Vorsprungs 7 ist ein Schraubelement 11 angeordnet, welches die Federplatte 3 mit der Hinterachse 5 verbindet. Dabei werden die Federplatte 3 und die Hinterachse 5 gegen den aufgerauten Auflagebereich 9 der Blattfeder 1 gedrückt. Die Schraubelemente 11 sind dabei außen an dem Vorsprung 7 und der Blattfeder 1, diese kontaktierend, vorbei geführt, so dass die Blattfeder 1 in ihrem Innenaufbau nicht verletzt wird.
Weitere Ausführungen des Vorsprungs 7 der Blattfeder 1 sind in den 2 bis 4 dargestellt. Der Vorsprung 7 ist aus dem Faserverbundwerkstoff oder nur dem Harz des Faserverbundwerkstoffs hergestellt und kann vorzugsweise zur Stabilisierung ein eingelegtes Kunststoff- oder Metallteil 15 aufweisen. In 2 ist das Schraubelement 11 zwischen jeweils zwei Vorsprüngen 7, die nebeneinander liegen, angeordnet, so dass durch die Schraubelement 11 die beiden Vorsprünge 7 kontaktiert werden, wodurch die Schraubelement 11 gleichzeitig stabilisiert werden.
3 zeigt eine Ausbildung, bei welcher der Vorsprung als eine Auswölbung 13 ausgebildet ist, wobei an den Randbereichen der Auswölbung 13 jeweils ein Schraubelement 11 angeordnet ist. Die Länge der Auswölbung 13 ist dabei so gewählt, dass diese annähernd der Breite der Hinterachse 5 entspricht. Die in 3 dargestellte Auswölbung 13 weist dabei einen Einleger 15 auf, welcher von einer Opferschicht 17 umschlossen ist. Ein solcher Einleger 15 stabilisiert die Auswölbung 13, wobei die Opferschicht 17 das unter ihr angeordnete Material schützt.
Wie aus 5 hervorgeht, sind auf dem Auflagebereich 9 der Blattfeder 1 eine oder mehrere Opferschichten 19 für die Begrenzung der Delamination angebracht, unter welcher das Ablösen der Fasern des Faserverbundwerkstoffes zu verstehen ist. Diese Delamination entsteht an der Oberfläche der Blattfeder 1 und verläuft über die Fasern.
Wie bereits erläutert, wird zur Verbesserung der rutschfreien Anbindung der Blattfeder 1 an die Hinterachse 5 die Oberfläche des Auflagebereiches 9 entweder an der Blattfeder 1 oder an dem Federbefestigungselement 3 aufgeraut. Für das Aufrauen sind verschiedene Möglichkeiten vorgesehen. Zum einen kann das Aufrauen durch eine Bearbeitung mit Sand- oder Korundstrahlen erfolgen, deren bearbeiteter Auflagebereich 9 in 6a dargestellt ist. Eine mit Laserstrahlen aufgeraute und strukturierte Oberfläche des Auflagebereiches 9 ist in 6b gezeigt. 6c zeigt eine durch Plasmastrahlen aufgeraute Oberfläche. Es ist aber nicht zwingend notwendig, dass dieses Aufrauen durch Einsatz von Strahlen entsteht. Es ist durchaus denkbar, dass das Aufrauen durch eine Struktur einer Oberfläche eines Werkzeuges bei der Herstellung der Blattfeder 1 erzeugt wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste

1: Blattfeder
3: Federplatte
5: Hinterachse
7: Vorsprung
9: Auflagebereich
11: Schraubelement
13: Auswölbung
15: Einleger
17: Opferschicht
19: Opferschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007017991 A1 [0002]

Claims

Aus einem Faserverbundwerkstoff bestehende Blattfeder, welche über ein Federbefestigungselement (3) form- und kraftschlüssig an einem Fahrwerksbauteil (5) eines Fahrzeuges befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auflagebereich (9) der Blattfeder (1) und/oder des Befestigungselementes (3) aufgeraut ist, wobei die Blattfeder (1) mindestens einen Vorsprung (7) zur Positionierung des Fahrwerksbauteiles (5) aufweist.
Blattfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorsprünge (7) in Richtung einer Längserstreckung des Fahrwerksbauteils (5) abstehen, wobei das Fahrwerksbauteil (5) zwischen den Vorsprüngen (7) einlegbar ist und vorzugsweise an jedem Vorsprung (7) ein Schraubelement (11) zur Arretierung des Befestigungselementes (3) anliegt.
Blattfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Vorsprünge (7) das Schraubelement (11) zur Arretierung des Befestigungselementes (3) einschließen.
Blattfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung als sich längserstreckende Auswölbung (13) ausgebildet ist, an welcher zwei, an der gleichen Seite der Blattfeder (1) verlaufende Schraubelemente (11) zur Arretierung des Befestigungselementes (3) abgestützt sind.
Blattfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (7) aus einem Teil des Faserverbundstoffes oder aus einem Harz des Faserverbundstoffes gebildet ist.
Blattfeder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (7) einen Einleger (15) aufweist.
Blattfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (15) aus einem Kunststoff- oder Metallteil besteht, welches vorteilhafterweise von einer Opferschicht (17) umgeben ist.
Blattfeder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Auflagebereich (9) mindestens eine Opferschicht (19) zur Begrenzung einer Delamination angebracht ist.
Blattfeder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgeraute Oberfläche des Auflagebereiches (9) durch eine Struktur des den Auflagebereich bearbeitenden Werkzeuges aufbringbar ist.
Kraftfahrzeug, mit einem Fahrwerksbauteil (5), welches an einer aus einem Faserverbundwerkstoff bestehenden Blattfeder (1) zur Federung befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 ausgestaltet ist.