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Die Erfindung betrifft einen Federsattel für eine Blattfeder eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige Federsattel kommen bei Längsblattfedern zur Anwendung, die an Starrachsen in Kraftfahrzeugen verbaut werden. Zur Koppelung der Blattfeder an einem Achskörper des Kraftfahrzeuges wird dazu eine Mittenanbindung benötigt. In der Mittenanbindung ist die Blattfeder zwischen einer geschmiedeten Federplatte und einem geschmiedeten Federsattel eingeklemmt, wobei die Federplatte und der Federsattel gegen die Blattfeder schraubtechnisch verbunden sind. Der Federsattel wird dabei am Achskörper fest verschweißt. Um eine ausreichende Schweißverbindung zu garantieren, muss der Federsattel dabei eine gewisse Größe in seinen Abmessungen besitzen. Hierdurch ist der Fertigungsaufwand zur Herstellung eines geschmiedeten Federsattels natürlich auch dementsprechend hoch.
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Aus der
NL 1009580 C geht ein gattungsgemäßer Federsattel für eine Blattfeder eines Kraftfahrzeugs hervor.
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In 1 ist dabei ein aus dem Stand der Technik bekannter einteiliger Federsattel 13 dargestellt, der mittels einer Schweißverbindung 14 an einem Achskörper 7 eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Zwischen dem Federsattel 13 und einer Federplatte 10 ist dabei eine Blattfeder 1 mittig angebunden, wobei die Blattfeder 1 zwischen dem Federsattel 13 und der Federplatte 10 eingeklemmt ist. Die Klemmung wird dadurch erzielt, dass sowohl in der Federplatte 10 als auch in dem Federsattel 13 Bohrungen 2 und 3 eingelassen sind, sodass die Federplatte 10 mit dem Federsattel 13 mittels Befestigungsschrauben 6, welche durch die Bohrungen 2 und 3 geführt werden, unter Einklemmung der Blattfeder 1 verbunden sind. Wie aus der 1 ersichtlich ist, muss der dortige Federsattel 13 an den Achskörper 7 angepasst werden, damit er mit ihm verschweißt werden kann. Ferner muss der Federsattel 13 auch auf der dem Achskörper 7 gegenüberliegenden Seite eine ebene Fläche zur Auflage der Blattfeder 1 aufweisen.
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In der 2 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter einteiliger Federsattel 13 gezeigt, der aus einem oberen Metallteil 8 und einem unteren Metallteil 9 besteht, die in ihren Randbereichen mit einer Schweißverbindung 15 gefügt sind.
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Durch eine zweigeteilte Ausgestaltung des Federsattels 13 ist es nun möglich, den Federsattel 13 in einfacher Weise und kostengünstig an einen Achskörper eines Kraftfahrzeuges, in welchem der Federsattel eingesetzt werden soll, anzupassen. Hierzu ist es nur notwendig, das untere Metallteil 9 entsprechend anzupassen. Das obere Metallteil 8 des Federsattels 13, an welchem eine Blattfeder zur Anlage kommt, kann dabei weiterhin als geschmiedetes Teil ausgebildet sein und somit die Anlage der Blattfeder an den Federsattel 13 gewährleisten. Allerdings kann bei einem derartigen Verschweißen des oberen Metallteils 8 mit dem unteren Metallteil 9, insbesondere im Bereich von Bohrungen 2, durch welche Befestigungsschrauben 6 geführt werden, ein Luftspalt 16 auftreten, da ein Verschweißen nur in den Randbereichen des oberen Metallteils 8 und des unteren Metallteils 9 des Federsattels 13 möglich ist. Ein derartiger kleiner Luftspalt 16 zwischen den beiden Metallteilen 8 und 9 ist aufgrund der Abweichung der Formtoleranz unvermeidbar. Derartige Luftspalte 16 ermöglichen unter bestimmten Betriebslasten, dass die Gefahr eines Schrauben-Vorspannkraft-Verlustes sowie die Gefahr von Schraubenlösen auftreten können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen und funktionssicheren Federsattel bereit zu stellen, der einfach in seiner Herstellung ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Federsattel mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Federsattels finden sich in den Unteransprüchen.
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Der erfindungsgemäße Federsattel für eine Blattfeder eines Kraftfahrzeuges weist dabei wenigstens zwei Bohrungen für Befestigungsschrauben auf, zwischen denen eine Blattfeder anordnenbar ist und eingeklemmt werden kann. Dabei besteht der Federsattel aus einem oberen Metallteil und einem unteren Metallteil. Erfindungsgemäß sind das obere Metallteil und das untere Metallteil insbesondere im Bereich der Bohrungen durch ein Durchsetzfügen beziehungsweise Clinchen miteinander gefügt.
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Um einen Verlust einer Schrauben-Vorspannkraft beziehungsweise eines Schraubenlösens zu vermeiden, hat es sich in einer ersten Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, dass das obere Metallteil und das untere Metallteil insbesondere im Bereich der Bohrungen durch ein Durchsetzfügen beziehungsweise Clinchen miteinander gefügt sind. Durch ein derartiges Fügen wird nämlich die Gefahr des Schrauben-Vorspannkraft-Verlustes und des Schraubenlösens völlig eliminiert. Die beiden Metallteile werden dabei nämlich gegeneinander geprägt, wobei Material eines Metallteils in eine vorher bestimmte Aussparung des zweiten Metallteils fließt. Obwohl es sich dabei als vorteilhaft erwiesen hat, dass diese Aussparung, in die Material des einen Metallteils fließt, im Bereich der Bohrungen liegt, können derartige Aussparungen auch in anderen Bereichen zwischen den beiden Metallteilen angeordnet sein. In diesen Bereichen, nämlich den mit Material eines Metallteils gefüllten Aussparung des anderen Metallteils, ist somit durch eine Presspassung eine kraftschlüssige Verbindung der beiden Metallteile erreicht. Hierdurch ist es nicht mehr möglich, dass nach einer Verschraubung, bei welcher eine Federplatte eine Blattfeder zwischen sich und dem Federsattel einklemmt, ein Schrauben-Vorspannkraft-Verlust oder ein Schraubenlösen auftritt. Dabei ist bereits aus der
DE 3805688 A1 bekannt, dass unter einem Durchsetzfügen auch eine Presspassung zum kraftschlüssigen Verbinden zweier Metallteile zu verstehen ist.
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Das untere Metallteil ist dabei zur Anordnung, insbesondere zum Verschweißen mit einem Achskörper eines Kraftfahrzeuges ausgebildet, während das obere Metallteil zur Anordnung einer Blattfeder ausgebildet ist. Die Blattfeder wird dann während der Montage zwischen dem Federsattel und einer Federplatte mittels durch die Bohrungen des Federsattels und Bohrungen der Federplatte geführten Schrauben eingeklemmt.
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Zwar verhindert bereits ein kraftschlüssiges Verbinden die Gefahr eines Schraubenlösens beziehungsweise eines Schrauben-Vorspannkraft-Verlustes. Allerdings hat es sich als sinnvoll erwiesen, die beiden Metallteile nicht nur kraftschlüssig, sondern auch formschlüssig miteinander zu fügen. Hierdurch hat es sich insbesondere bewährt, dass in dem einen Metallteil Aussparungen angeordnet sind, welche Hinterschneidungen aufweisen. In dieser Aussparung kann nun beim Durchsetzfügen beziehungsweise Clinchen Material des anderen Metallteils derart eindringen, dass es die Aussparungen samt Hinterschneidungen ausfüllt, sodass die beiden Metallteile bereits vor einem Verschrauben formschlüssig miteinander verbunden sind. Dabei ist bereits aus der
DE 3805688 A1 bekannt, dass unter einem Durchsetzfügen auch ein formschlüssiges Fügen im Bereich von Bohrungen zweier Metallteile zu verstehen ist.
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Vorteilhafterweise ist dabei das obere Metallteil als Metallplatte ausgebildet, deren Herstellung als Schmiedeteil keine verfahrenstechnisch aufwendigen Verfahrensschritte beinhaltet, da keine dreidimensionale Formgebung eines als ebene Platte ausgebildeten oberen Metallteils berücksichtigt werden muss. Das untere Metallteil zur Anbindung an den Achskörper eines Kraftfahrzeuges, insbesondere zur Schweißtechnikanbindung mittels einer Schweißverbindung, kann dabei als Blechteil ausgebildet sein. Derartige Blechteile können mit gängigen Formgebungsund Umformungsverfahren in einfacher Weise verfahrenstechnisch günstig hergestellt und an dem Achskörper des Kraftfahrzeuges angepasst werden.
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Grundsätzlich ist es allerdings auch möglich, das obere Metallteil, an dem die Blattfeder zur Anlage kommt, als Blechteil herzustellen. In allen Fällen wird jedoch das untere Metallteil fest mit dem Achskörper verschweißt, um die Blattfeder an dem Achskörper anzuordnen.
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Vorteilhafterweise weist dabei das untere Metallteil eine Verbindungsfläche zur Anbindung an einen Achskörper auf, die größer ist als eine Oberfläche des oberen Metallteils, mit welcher dieses auf dem unteren Metallteil aufliegt. Auch diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht ein einfaches Herstellen eines Federsattels für eine Blattfeder mit einer hohen Funktionalität und niedrigem Gewicht. Das untere Metallteil hat dabei eine genügend große Verbindungsfläche zur Anbindung an einen Achskörper, die notwendig ist, um eine möglichst große Schweißnaht zur sicheren und stabilen Anbindung des Federsattels an den Achskörper zur Verfügung zu stellen. Das obere Metallteil kann nunmehr einfach derart dimensioniert werden, dass seine Fläche, zur Auflage der Blattfeder und Aufnahme der Bohrungen für die Schraubverbindungen ausreicht.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dabei das untere Metallteil einteilig mit einem Abstützelement für ein Radlager eines Kraftfahrzeuges ausgebildet. Derartige Abstützelemente für ein Radlager sind an Achsträgern vorgesehen, um die Radträger zu stabilisieren. Durch die erfindungsgemäße einteilige Ausgestaltung des unteren Metallteils mit einem derartigen Abstützelement für Radträger ist eine Multifunktionalität gegeben, sodass im Herstellungsprozess des Kraftfahrzeuges Material- und Verfahrensschritte eingespart werden können. Die gesamte Herstellung des Kraftfahrzeuges gestaltet sich somit ökonomischer.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind die Bohrungen paarweise zur Mittenanordnung einer Blattfeder an dem Federsattel angeordnet. Die Bohrungen sind dabei derart an den beiden Metallteilen angebracht, dass sich jeweils eine Bohrung eines Bohrungspaares auf einer Seite des Achsträgers befindet, nachdem der Federsattel an dem Achsträger angeordnet wurde. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem zuvor beschriebenen Federsattel.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1: eine Anordnung mit einem aus dem Stand der Technik bekannten einteiligen Federsattel,
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2: eine Detailansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten zweiteiligen Federsattels,
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3: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen zweiteiligen Federsattels vor dem Fügen der beiden Metallteile,
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4: der Federsattel gemäß 3 nach dem Fügen der beiden Metallteile,
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5: eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Federsattels,
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6: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federsattels in einer Ansicht von unten in einer montierten Stellung,
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7: der Federsattel gemäß 6 in einer Schnittdarstellung entlang des Schnittes A-A,
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8: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federsattels in einer Anordnung an einem Achsträger und
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9: eine Detailansicht der 8.
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In der 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federsattels 13 vor dem Fügen eines unteren Metallteils 9 mit einem oberen Metallteil 8 des Federsattels 13 dargestellt. Sowohl das obere Metallteil 8 als auch das untere Metallteil 9 weist dabei eine Bohrung 2 auf, durch welche eine Befestigungsschraube 6 geführt ist. Das obere Metallteil 8 weist weiterhin Aussparungen 17 auf, die während des Fügens mit Material des unteren Metallteils 9 gefüllt werden.
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In 4 ist nunmehr der erfindungsgemäße Federsattel der 3 nach einem Fügen des oberen Metallteils 8 mit dem unteren Metallteil 9 mittels eines Durchsetzfügens beziehungsweise Clinchen dargestellt. Wie der 4 zu entnehmen ist, sind dabei die Aussparungen 17 der 3 nunmehr mit Material des unteren Metallteils 9 gefüllt, sodass das obere Metallteil 8 mit dem unteren Metallteil 9 kraftschlüssig verbunden ist.
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In den 3 und 4 ist dabei kein Achskörper 7 dargestellt, mit dem das untere Metallteil 9 gefügt beziehungsweise verschweißt wird. Ebenso sind in den Darstellungen der 3 und 4 Nicht die Blattfeder 1 und die Federplatte 10 dargestellt, mit deren Hilfe die Blattfeder mittels den Schrauben 6 zwischen Federplatte 10 und Federsattel 13 eingeklemmt wird.
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Grundsätzlich ist es auch natürlich auch denkbar, dass neben dem Fügen mittels eines Durchsetzfügens beziehungsweise Clinchens die Metallteile 8 und 9 in ihren Randbereichen durch ein weiteres Fügeverfahren, beispielsweise durch ein Verschweißen miteinander zu verbinden, was die Stabilität der miteinander gefügten Metallteile 8 und 9 des Federsattels 13 nochmals erhöht.
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In 5 ist nunmehr ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Federplatte 13 in einer Detaildarstellung im Bereich einer Bohrung 2 dargestellt. Wie daraus zu entnehmen ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel das obere Metallteil 8 und das untere Metallteil 9 nicht nur kraftschlüssig, sondern auch formschlüssig miteinander verbunden. Dieser Formschluss wird dadurch erreicht, dass in dem oberen Metallteil 8 vor dem Fügen mit dem unteren Metallteil 9 mittels eines Durchsetzfügens beziehungsweise Clinchen Aussparungen mit Hinterschneidungen 18 vorgesehen sind. In diese Aussparungen fließt während des Durchsetzfügens beziehungsweise Clinchens der beiden Metallteile 8 und 9 Material des unteren Metallteils 9 hinein. Durch die Hinterschneidungen 18 wird der Formschluss gewährleistet, sodass das obere Metallteil 8 mit dem unteren Metallteil 9 unverlierbar miteinander verbunden ist.
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In 6 ist nunmehr ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federsattels 13 dargestellt. Der Federsattel 13 ist dabei mit einem unteren Metallteil 9 mittels Schweißverbindungen 14 mit einem Achsträger 7 gefügt. Deutlich zu erkennen sind in dieser Darstellung die Bohrungen 2, 3, 4 und 5 innerhalb des Federsattels 13 beziehungsweise des unteren Metallteils 9, durch welche hier nicht dargestellte Befestigungsschrauben 6 geführt werden können, um mithilfe einer Federplatte 10 eine Blattfeder 1 zwischen Federsattel 13 und Federplatte 10 einzuklemmen.
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In 7 ist nunmehr eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A der 6 dargestellt. Deutlich zu erkennen ist hierbei der zweiteilige Aufbau des Federsattels 13 aus einem oberen Metallteil 8 und einem unteren Metallteil 9. Die beiden Metallteile 8 und 9 sind dabei entsprechend der Darstellung gemäß 5 durch eine Hinterschneidung 18 mittels eines Durchsetzfügens beziehungsweise Clinchens kraft- und formschlüssig miteinander gefügt. Auf dem oberen Metallteil 8 liegt dabei bereits die Blattfeder 1 auf, welche mittels hier nicht dargestellten Befestigungsschrauben 6 und einer ebenfalls nicht dargestellten Federplatte 10 zwischen der Federplatte 10 und dem Federsattel 13 eingeklemmt wird.
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In der 7 ist ebenfalls gut zu erkennen, dass das untere Metallteil 9 als Metallblech ausgeführt ist, welches durch entsprechende Formgebungs- beziehungsweise Umformverfahren in seiner Form an den Achsträger 7 angepasst wurde. In seinem unteren Bereich ist das untere Metallteil 9 mittels Schweißverbindungen 14 mit dem Achsträger 7 gefügt. Das als Schmiedeteil ausgebildete obere Metallteil 8 ist hier im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet, wobei es allerdings in seiner Mitte eine Vertiefung aufweist, in welche der Achsträger 7 eingreift.
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In der 8 ist nunmehr ein Achsträger 7 dargestellt, der an seinen beiden Enden mit einem Radträger 12 versehen ist. An dem Achsträger 7 ist beidseitig bereits ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federsattels 13 angeordnet. Eine Detaildarstellung des Achsträgers 7 im Bereich des Federsattels 13 ist in 9 dargestellt. Wie sich insbesondere daraus ergibt, ist das untere Metallteil 9 des Federsattels 13 dabei einstückig mit einem Abstützelement 11 für den Radträger 12 ausgebildet. Ferner weist das untere Metallteil 9 auch noch Abstützelemente 19 auf, mit denen es sich an dem Achsträger 7 abstützt. Deutlich zu erkennen ist in dieser Darstellung auch die ebene Auflagefläche des plattenförmig ausgebildeten oberen Metallteils 8.
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Sowohl das untere Metallteil 9 als auch das obere Metallteil 8 weisen dabei paarweise Bohrungen 2, 3 und 4, 5 auf, zwischen denen eine Blattfeder 1 mittig angeordnet wird und mithilfe einer hier nicht dargestellten Federplatte 10 mit Befestigungsschrauben zwischen Federplatte 10 und Federsattel 13 eingeklemmt wird. Die Abstützelemente 11 für den Radträger 12 sind dabei ebenfalls mittels Schweißen mit dem Radträger 12 gefügt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blattfeder
- 2
- Bohrung
- 3
- Bohrung
- 4
- Bohrung
- 5
- Bohrung
- 6
- Befestigungsschraube
- 7
- Achskörper
- 8
- oberes Metallteil
- 9
- unteres Metallteil
- 10
- Federplatte
- 11
- Abstützelement
- 12
- Radträger
- 13
- Federsattel
- 14
- Schweißverbindung
- 15
- Schweißverbindung
- 16
- Luftspalt
- 17
- Aussparung
- 18
- Hinterschneidung
- 19
- Abstützelement
- A-A
- Schnittlinie
- B-B
- Schnittlinie
