DE102017118089B4 - Process for producing a leaf spring from fiber composite material and a leaf spring for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder (1) aus Faserverbundwerkstoff für ein Kraftfahrzeug, wobei ein Faserverbundwerkstoff in einem Formwerkzeug (14) geformt und zumindest teilweise ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein endseitig an der Blattfeder (1) angeordneter metallischer Lagerschuh (4) vor oder während des Schließens des Formwerkzeugs (14) in das Formwerkzeug (14) eingelegt wird, dergestalt, das sich das Matrixharz an eine Innenmantelfläche (6) einer Aufnahmeöffnung (5) des Lagerschuhs (4) anschmiegt, wobei die Aufnahmeöffnung (5) das Ende (2) der Blattfeder (1) in deren Längsrichtung (22) übergreift, wobei die Außenmantelfläche (8) des Endes (2) der Blattfeder (1) und die Innenmantelfläche (6) der Aufnahmeöffnung (5) mittels des Matrixharzes des Faserverbundwerkstoffes stoffschlüssig verbunden werden.Method for producing a leaf spring (1) from fiber composite material for a motor vehicle, wherein a fiber composite material is formed in a mold (14) and at least partially cured, characterized in that at least one metallic bearing shoe (4) arranged on the end of the leaf spring (1) or during the closing of the mold (14) is inserted into the mold (14) in such a way that the matrix resin nestles against an inner lateral surface (6) of a receiving opening (5) of the bearing shoe (4), the receiving opening (5) being the end (2) overlaps the leaf spring (1) in its longitudinal direction (22), the outer lateral surface (8) of the end (2) of the leaf spring (1) and the inner lateral surface (6) of the receiving opening (5) being materially connected by means of the matrix resin of the fiber composite material will.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a method for producing a leaf spring made of fiber composite material for a motor vehicle according to the features in the preamble of
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftfahrzeug-Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 9.The present invention further relates to a motor vehicle leaf spring made of fiber composite material according to the features in the preamble of patent claim 9.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei Kraftfahrzeugen Federn im Bereich des Fahrwerks einzusetzen, so dass das jeweilige Rad bzw. die Achse gegenüber einer Kraftfahrzeugkarosserie ein- und ausfedern kann. Zum einen werden Schraubendruckfedern eingesetzt.It is known from the prior art to use springs in the area of the chassis in motor vehicles, so that the respective wheel or the axle can spring in and out in relation to a motor vehicle body. On the one hand, helical compression springs are used.
Es ist jedoch auch bekannt, dass Blattfedern eingesetzt werden. Diese Blattfedern können beispielsweise als Querblattfeder oder auch als Längsblattfeder in dem Kraftfahrzeug angeordnet sein.However, it is also known that leaf springs are used. These leaf springs can be arranged, for example, as a transverse leaf spring or as a longitudinal leaf spring in the motor vehicle.
Solche Blattfedern werden aus metallischen Werkstoffen hergestellt. Jedoch ist es auch bekannt, dass die Blattfedern aus Faserverbundwerkstoff hergestellt werden. Hierzu wird Faserwerkstoff mit Matrixharz versetzt und in Form gebracht bzw. nachverdichtet und in einem Formwerkzeug zumindest teilweise, bevorzugt vollständig ausgehärtet. Die so hergestellte Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff wird dann nachbearbeitet und beispielsweise an ihrem Ende mit einem Lagerauge nachbearbeitet. Zur Befestigung einer solchen Blattfeder in einem Kraftfahrzeug sind an den Enden Aufnahmen vorgesehen, insbesondere Lageraugen, in welchen beispielsweise wiederum ein Gummimetalllager angeordnet ist. Es können jedoch auch Klemmaufnahmen oder sonstige Aufnahmen an den Enden der Blattfeder vorgesehen sein. Üblicherweise bezeichnet man solche Aufnahmen als Lagerschuh.Such leaf springs are made of metallic materials. However, it is also known that the leaf springs are made of fiber composite material. For this purpose, fiber material is mixed with matrix resin and brought into shape or post-compacted and at least partially, preferably completely, cured in a mold. The leaf spring made of fiber composite material produced in this way is then reworked and, for example, reworked at its end with a bearing eye. To fasten such a leaf spring in a motor vehicle, receptacles are provided at the ends, in particular bearing eyes, in which, for example, a bonded rubber bearing is in turn arranged. However, clamp mounts or other mounts can also be provided at the ends of the leaf spring. Such recordings are usually referred to as bearing shoes.
Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der
Die Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff wird hierzu zunächst hergestellt und dann in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt wird der Lagerschuh mit dem Ende der Blattfeder gekoppelt. Hierzu wird insbesondere die Blattfeder in eine Aufnahmeöffnung des Lagerschuhs eingeschoben und kraftschlüssig oder geklemmt befestigt.For this purpose, the leaf spring made of fiber composite material is first produced and then, in a subsequent processing step, the bearing shoe is coupled to the end of the leaf spring. For this purpose, in particular, the leaf spring is pushed into a receiving opening of the bearing shoe and fastened in a non-positive manner or clamped.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder Produktionsverschmutzungen ist die Koppelung von Ende der Blattfeder und Lagerschuh mitunter nur suboptimal ausgebildet. Insbesondere kann es zu einer erhöhten Vorspannkraft kommen, die sich mitunter auf die Langlebigkeit der hergestellten Verbindung zwischen Lagerschuh und Ende der Blattfeder auswirkt.Due to manufacturing tolerances and/or production contamination, the coupling of the end of the leaf spring and the bearing shoe is sometimes suboptimal. In particular, there may be an increased preload force, which sometimes affects the longevity of the connection made between the bearing shoe and the end of the leaf spring.
Beispielsweise ist aus der
Bei der
Auch ist aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Koppelungsmöglichkeit eines Endes einer Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff mit einem Lagerschuh aufzuzeigen, die gegenüber dem Stand der Technik einfacher herzustellen ist, bei gleichzeitig verbesserter Qualität der Verbindung.The object of the present invention is therefore to show a possibility of coupling an end of a leaf spring made of fiber composite material to a bearing shoe, which is easier to produce than in the prior art, while at the same time improving the quality of the connection.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.The aforementioned object is achieved according to the invention with a method for producing a leaf spring made of fiber composite material with the features in
Ein gegenständlicher Teil der Aufgabe wird mit einer Kraftfahrzeugblattfeder aus Faserverbundwerkstoff mit den Merkmalen im Anspruch 9 gelöst.A specific part of the task is solved with a motor vehicle leaf spring made of fiber composite material with the features in claim 9.
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous design variants of the present invention are the subject matter of the dependent claims.
Das Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff für ein Kraftfahrzeug sieht vor, dass ein Faserverbundwerkstoff in einem Formwerkzeug geformt wird und zumindest teilweise ausgehärtet wird. Es zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass zumindest ein endseitig an der Blattfeder angeordneter metallischer Lagerschuh vor oder während des Schließens des Formwerkzeugs bzw. vor oder während des Einlegens des Faserverbundwerkstoffs in das Formwerkzeug selbst eingelegt wird. Dies bedingt, dass sich während des Formens der Blattfeder aus dem Faserverbundwerkstoff selbst das Matrixharz an eine Innenmantelfläche einer insbesondere im Querschnitt U-förmigen Aufnahmeöffnung des Lagerschuhs anschmiegt, wobei die U-förmige Aufnahmeöffnung das Ende der Blattfeder übergreift. Die Aufnahmeöffnung kann auch im Querschnitt omegaförmig oder schwalbenschwanzförmig ausgebildet sein. Es wird somit eine stoffschlüssige Verbindung von der Blattfeder aus Faserverbundwerkstoff mit der Aufnahmeöffnung des Lagerschuhs mittels des Matrixharzes hergestellt.The method for producing a leaf spring made of fiber composite material for a motor vehicle provides that a fiber composite material is formed in a mold and is at least partially cured. It is characterized according to the invention in that at least one metal bearing shoe arranged at the end of the leaf spring is inserted into the mold itself before or during the closing of the mold or before or during the insertion of the fiber composite material. This means that during the molding of the leaf spring from the fiber composite material itself, the matrix resin nestles against an inner lateral surface of a receiving opening of the bearing shoe that is particularly U-shaped in cross section, with the U-shaped receiving opening overlapping the end of the leaf spring. The receiving opening can also have an omega-shaped or dovetail-shaped cross section. It will thus a material connection is made between the leaf spring made of fiber composite material and the receiving opening of the bearing shoe by means of the matrix resin.
Der Lagerschuh selbst ist zur Aufnahme der Blattfeder im Querschnitt mit einem oberen Schenkel und einem unteren Schenkel sowie einem dazwischen liegenden Talbereich ausgebildet. Oberer und unterer Schenkel können gleich lang sein, jedoch auch voneinander verschieden lang sein. Der Talbereich ist bevorzugt im Querschnitt abgerundet ausgebildet, kann jedoch auch eckig ausgebildet sein. Die Aufnahmeöffnung kann an ihren Querseiten geschlossen sein, so dass das Ende der Blattfeder umfangsseitig vollständig umgriffen ist. Die Aufnahmeöffnung kann jedoch auch an ihren Querseiten offen sein, so dass nur ein oberer Schenkel und ein unterer Schenkel des Endes jeweils auf der Oberseite und der Unterseite der Blattfeder aufliegen.The bearing shoe itself is designed to accommodate the leaf spring in cross-section with an upper leg and a lower leg and a valley area lying between them. The upper and lower legs can be of the same length, but they can also be of different lengths. The valley area is preferably rounded in cross section, but can also be angular. The receiving opening can be closed on its transverse sides, so that the end of the leaf spring is completely encompassed on the peripheral side. However, the receiving opening can also be open on its transverse sides, so that only an upper leg and a lower leg of the end rest on the upper side and the lower side of the leaf spring.
Verschiedene aus dem Stand der Technik bekannte Herstellungsverfahren für Blattfedern aus Faserverbundwerkstoff sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kombinierbar.Various manufacturing processes known from the prior art for leaf springs made of fiber composite material can be combined with the process according to the invention.
So kann beispielsweise ein RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding) durchgeführt werden. Beim RTM-Verfahren werden die trockenen Fasern in Form von mehreren Textillagen bereitgestellt und unter Aufbringen eines Binders aufeinander geschichtet bzw. vorfixiert. Danach wird das trockene Halbzeug, welches bereits eine Blattfederkontur besitzt, in ein RTM-Werkzeug eingelegt. Ebenfalls wird gleichzeitig oder vorher erfindungsgemäß der Lagerschuh eingelegt. Im Anschluss wird Matrixharz in die Kavität des Formwerkzeugs eingespritzt und das Matrixharz dringt durch die Fasern. Unter Temperatur trocknet die Blattfeder aus. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt der Lagerschuh bereits auf das Blattfederhalbzeug aus trockenem Faserverbundwerkstoff aufgesteckt und zusammen mit dem Blattfederhalbzeug in das RTM-Werkzeug eingelegt.For example, an RTM process (Resin Transfer Molding) can be carried out. In the RTM process, the dry fibers are provided in the form of several textile layers and are stacked on top of each other or pre-fixed by applying a binder. The dry semi-finished product, which already has a leaf spring contour, is then placed in an RTM tool. The bearing shoe is also inserted at the same time or beforehand according to the invention. Matrix resin is then injected into the cavity of the mold and the matrix resin penetrates through the fibers. The leaf spring dries out under temperature. When carrying out the method according to the invention, the bearing shoe is preferably already attached to the leaf spring semi-finished product made of dry fiber composite material and placed in the RTM tool together with the leaf spring semi-finished product.
Auch kann ein Prepreg-Verfahren durchgeführt werden. Hier werden zum Aufbau der Blattfeder mehrere Lagen aus mit Matrixharz getränkten oder imprägnierten Fasern übereinandergelegt. Das so hergestellte Halbzeug wird in eine Formpresse eingelegt und durch Formpressen wird die Blattfedergeometrie hergestellt. Auch hier kann der Lagerschuh auf das Prepreg-Halbzeug aufgesteckt werden und mit dem Prepreg-Halbzeug zusammen in die Formpresse eingelegt werden. Die so geformte Blattfeder mit Lagerschuh härtet zumindest teilweise in der Formpresse aus. Es kann jedoch auch beispielsweise noch in einer nachgelagerten Ofenvorrichtung ein vollständiger Aushärteprozess stattfinden. Auch kann der Aushärtungsprozess in der Formpresse selbst stattfinden oder in einer nachgelagerten Formpresse.A prepreg process can also be carried out. To build up the leaf spring, several layers of fibers saturated or impregnated with matrix resin are placed one on top of the other. The semi-finished product produced in this way is placed in a compression molding press and the leaf spring geometry is produced by compression molding. Here, too, the bearing shoe can be slipped onto the prepreg semi-finished product and inserted into the molding press together with the prepreg semi-finished product. The leaf spring with bearing shoe formed in this way hardens at least partially in the molding press. However, a complete curing process can also take place, for example, in a downstream oven device. The curing process can also take place in the molding press itself or in a downstream molding press.
Ebenfalls kann ein Towpreg-Verfahren durchgeführt werden. Hierbei wird ein Blattfederhalbzeug in einem Wickelverfahren hergestellt. Ein Lagerschuh wird auf das so durch Wickeln hergestellte Blattfederhalbzeug aufgesetzt und in eine Formpresse transportiert und dort zur Blattfeder geformt. Im Anschluss kann wiederum beispielsweise in einer nachgeschalteten Ofenvorrichtung ein Aushärtevorgang stattfinden. Auch kann der Aushärtungsprozess in der Formpresse selbst stattfinden oder in einer nachgelagerten Formpresse.A towpreg process can also be carried out. Here, a semi-finished leaf spring is produced in a winding process. A bearing shoe is placed on the leaf spring semi-finished product produced in this way by winding and transported into a compression molding press, where it is formed into a leaf spring. A curing process can then in turn take place, for example, in a downstream oven device. The curing process can also take place in the molding press itself or in a downstream molding press.
Auch ist es möglich, zunächst nur den Lagerschuh in das Formwerkzeug einzulegen und im Anschluss daran dann entsprechend Faserverbundwerkstoff einzubringen.It is also possible to initially only insert the bearing shoe into the mold and then to subsequently introduce the appropriate fiber composite material.
Erfindungsgemäß kann somit im Bereich der Kontaktfläche zwischen Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung und Außenmantelfläche des Endes der Blattfeder ein vollständiger Anlagenkontakt hergestellt werden. Eventuelle Vorspannungen oder auch Spannungsdeformationen von zwei zunächst unterschiedlich hergestellten Bauteilen beim anschließenden Koppelungsprozess werden erfindungsgemäß vermieden.According to the invention, complete contact can be made in the area of the contact surface between the inner lateral surface of the receiving opening and the outer lateral surface of the end of the leaf spring. Any prestressing or stress deformations of two components that are initially produced differently during the subsequent coupling process are avoided according to the invention.
Ein weiterer Vorteil ist, dass sich das Matrixharz auch insbesondere in einem Talbereich der Aufnahmeöffnung anschmiegt und somit bis hin zur Stirnfläche des Endes der Blattfeder ein vollständiger Kontakt zwischen Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung und Außenmantelfläche der Blattfeder hergestellt ist.Another advantage is that the matrix resin also fits snugly in a valley area of the receiving opening and thus complete contact between the inner lateral surface of the receiving opening and the outer lateral surface of the leaf spring is established up to the end face of the end of the leaf spring.
Im Sinne der Erfindung wird besonders bevorzugt an beiden Enden der Blattfeder jeweils ein Lagerschuh angeordnet. Der Lagerschuh selbst kann insbesondere auch ein Lagerauge aufweisen, um beispielsweise ein Gummimetalllager aufzunehmen. Der Lagerschuh selbst ist weiterhin bevorzugt als einstückiges und werkstoffeinheitliches Bauteil ausgebildet. Der Lagerschuh ist aus metallischem Werkstoff ausgebildet. Beispielsweise aus Leichtmetall oder einer Stahllegierung.According to the invention, one bearing shoe is particularly preferably arranged at both ends of the leaf spring. The bearing shoe itself can in particular also have a bearing eye, for example to accommodate a bonded rubber bearing. The bearing shoe itself is also preferably designed as a one-piece component made of the same material. The bearing shoe is made of metallic material. For example, made of light metal or a steel alloy.
Der erfindungsgemäße Effekt ist nunmehr, dass sich das Matrixharz während des Formprozesses in dem entstehenden Kontaktbereich an die Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung anlegt und somit eine vollständige Verbindung, insbesondere vollständige Anlage in den Kontaktflächen sichergestellt ist. Gleichzeitig geht das Matrixharz eine stoffschlüssige Verbindung mit der Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung ein.The effect according to the invention is now that the matrix resin rests against the inner lateral surface of the receiving opening in the resulting contact area during the molding process and thus a complete connection, in particular complete contact in the contact surfaces, is ensured. At the same time, the matrix resin forms a material bond with the inner lateral surface of the receiving opening.
Die Qualität der hergestellten Verbindung, insbesondere hinsichtlich im Betrieb auftretender Spannungen wird gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Koppelungsverfahren deutlich verbessert. Entstehende Spalte, die zwischen der Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung und Außenmantelfläche des Endes der Blattfeder entstehen könnten, werden erfindungsgemäß vermieden. Sollten geringfügige Produktionsverschmutzungen vorhanden sein, werden diese durch das Matrixharz mit eingeschlossen und wirken sich somit nicht auf die Qualität der hergestellten Verbindung aus. Es kommt zu einer großflächigen und toleranzunkritischen immer anliegenden Kontaktfläche von Blattfeder und Lagerschuh während des Prozesses.The quality of the connection produced, in particular with regard to stresses occurring during operation, is significantly improved compared to the coupling methods known from the prior art. Any gaps that could arise between the inner lateral surface of the receiving opening and the outer lateral surface of the end of the leaf spring are avoided according to the invention. If there are minor production contaminations, these are enclosed by the matrix resin and therefore do not affect the quality of the connection produced. During the process, the leaf spring and bearing shoe have a large surface area that is always in contact with one another and is not critical to tolerances.
Besonders bevorzugt kann hierzu das Formwerkzeug ein Pressenwerkzeug sein. Der Anteil Matrixharz wird insbesondere im Endbereich der Blattfeder dergestalt bemessen, dass zumindest im Endbereich ein Überschuss an Matrixharz vorhanden ist, so dass bei geschlossenem Formwerkzeug die Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung mit austretendem Matrixharz bedeckt bzw. benetzt wird. Alternativ oder ergänzend kann das Formwerkzeug den Faserverbundwerkstoff beim Formvorgang derart nachverdichten, dass sich im Bereich des Endes der Blattfeder austretendes Matrixharz an die Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung anschmiegt. Insbesondere wird somit auch ein Talbereich des U-förmigen Querschnitts der Aufnahmeöffnung mit Matrixharz benetzt.For this purpose, the mold can particularly preferably be a press tool. The proportion of matrix resin is measured in the end area of the leaf spring in such a way that at least in the end area there is an excess of matrix resin, so that when the mold is closed the inner surface of the receiving opening is covered or wetted with emerging matrix resin. Alternatively or additionally, the molding tool can recompact the fiber composite material during the molding process in such a way that matrix resin emerging in the area of the end of the leaf spring nestles against the inner lateral surface of the receiving opening. In particular, a valley area of the U-shaped cross section of the receiving opening is therefore also wetted with matrix resin.
In bevorzugter Ausgestaltungsvariante weist der Lagerschuh und insbesondere die Aufnahmeöffnung des Lagerschuhs bereits vor Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens seine Sollgeometrie auf.In a preferred embodiment variant, the bearing shoe and in particular the receiving opening of the bearing shoe already has its desired geometry before the method according to the invention is carried out.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Aufnahmeöffnung zu Beginn des Formprozesses eine Spielpassung aufweist, bezogen auf die Dicke des Endes der Blattfeder. Durch den Umformprozess selber wird diese Spielpassung auf eine Übergangspassung oder eine Presspassung zusammengedrückt. Der Vorteil ist, dass insbesondere auf ein Halbzeug des Faserwerkstoffes bzw. des Faserverbundwerkstoffes die Aufnahmeöffnung aufgesteckt werden kann, wenn diese eine Spielpassung aufweist. Durch den Umformprozess selber muss sich somit nicht nur das Matrixharz und ggf. Faserwerkstoff an die Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung anpassen, vielmehr wird auch die Aufnahmeöffnung an das herzustellende Ende der Blattfeder angepasst. Insbesondere wird die Aufnahmeöffnung hier zusammengedrückt bzw. gequetscht.Alternatively, however, it is also possible for the receiving opening to have a loose fit at the beginning of the molding process, based on the thickness of the end of the leaf spring. This loose fit is compressed to a transition fit or a press fit by the forming process itself. The advantage is that, in particular, the receiving opening can be slipped onto a semi-finished product of the fiber material or the fiber composite material if it has a loose fit. As a result of the forming process itself, not only does the matrix resin and possibly the fiber material have to adapt to the inner lateral surface of the receiving opening, but the receiving opening is also adapted to the end of the leaf spring to be produced. In particular, the receiving opening is compressed or squeezed here.
Zur Verbesserung der hergestellten stoffschlüssigen Verbindung wird weiterhin besonders bevorzugt auf die Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung ein Primer aufgetragen.To improve the substance-to-substance connection that is produced, a primer is also particularly preferably applied to the inner lateral surface of the receiving opening.
Weiterhin besonders vorteilig kann der Lagerschuh mit dem Ende der Blattfeder über formschlüssige Mittel gekoppelt werden, wobei bevorzugt das Ende der Blattfeder von dem Mittel selbst durchgriffen wird. Hierbei handelt es sich insbesondere um Bolzen bzw. Schrauben. Hierzu können insbesondere zunächst zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Löcher den Lagerschuh und das Ende der Blattfeder durchgreifend eingebracht werden und dann Schrauben bzw. Bolzen oder auch Nieten in diese Löcher eingebracht werden. Die Schraube dient auch als eine kraftschlüssige Verbindung. Insbesondere werden durch die Schraubenvorspannkräfte einerseits die Kontaktflächen zwischen Matrix/Harz und den Schenkeln der Aufnahmeöffnung angedrückt und andererseits Schrumpfspannungen oder gar in Frage kommende Ablösespalte wieder geschlossen. Ein Niet oder Bolzen kann entsprechend nachgedrückt werden.Furthermore, particularly advantageously, the bearing shoe can be coupled to the end of the leaf spring via form-fitting means, with the end of the leaf spring preferably being penetrated by the means itself. These are in particular bolts or screws. For this purpose, in order to carry out the method according to the invention, holes can be introduced that penetrate the bearing shoe and the end of the leaf spring and then screws or bolts or else rivets can be introduced into these holes. The screw also serves as a frictional connection. In particular, the contact surfaces between the matrix/resin and the legs of the receiving opening are pressed on the one hand by the screw pretensioning forces and on the other hand shrinkage stresses or even possible detachment gaps are closed again. A rivet or bolt can be pushed in accordingly.
Insbesondere beim thermischen Aushärteprozess kommt es beim Abkühlen zu einem stärkeren Schrumpfen der Blattfeder selbst im Vergleich zu einem Lagerschuh aus metallischem Werkstoff. Die Schrauben bzw. Bolzen oder auch Niete werden mit einer Nachdrückkraft eingebracht zum Kalibrieren. Dadurch, dass der Faserverbundwerkstoff somit stärker schrumpft als ein vergleichbarer Metallwerkstoff, kommt es zu einem Eigenkalibriervorgang. Eingesetzte Schraubenbolzen und/oder Niete werden somit in dem metallischen Lagerschuh fixiert gehalten. Durch das stärkere/weitere Schrumpfen des Faserverbundwerkstoffes findet für den Faserverbundwerkstoff ein Eigenkalibriervorgang statt, so dass dieser entsprechend in der Aufnahmeöffnung des Lagerschuhs gehalten ist. Auch ist es vorstellbar, mit einem externen Werkzeug nochmals eine Nachdrückkraft aufzubringen, um die Schrauben bzw. Bolzen und/oder Niete weiter einzubringen bzw. einzudrücken.During the thermal hardening process in particular, the leaf spring itself shrinks more when it cools down compared to a bearing shoe made of metallic material. The screws or bolts or rivets are inserted with a pressing force for calibration. Due to the fact that the fiber composite material shrinks more than a comparable metal material, a self-calibration process occurs. Screw bolts and/or rivets used are thus kept fixed in the metallic bearing shoe. Due to the greater/further shrinkage of the fiber composite material, a self-calibration process takes place for the fiber composite material, so that it is held accordingly in the receiving opening of the bearing shoe. It is also conceivable to apply another pressing force with an external tool in order to insert or press in the screws or bolts and/or rivets further.
Weiterhin weist die Aufnahmeöffnung eine Breite auf, die gleich oder kleiner ist als die Breite der Blattfeder selbst. Somit steht die Aufnahmeöffnung seitlich über die Blattfeder über. Somit kann bei der Herstellung im Formwerkzeug eine bessere Dichtwirkung erzielt werden.Furthermore, the receiving opening has a width that is equal to or smaller than the width of the leaf spring itself. The receiving opening thus protrudes laterally beyond the leaf spring. A better sealing effect can thus be achieved during production in the mold.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftfahrzeugblattfeder aus Faserverbundwerkstoff mit mindestens einem endseitig angeordneten Lagerschuh aus metallischem Werkstoff, wobei eine im Querschnitt U-förmige Aufnahmeöffnung des Lagerschuhs das Ende der Blattfeder übergreift. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Kraftfahrzeugblattfeder dadurch aus, dass eine Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung des Lagerschuhs mit einer Außenmantelfläche der Blattfeder an den Kontaktflächen bzw. den Kontaktbereichen vollständig anliegt. Hierzu ist die Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung mit Bereichen der Außenmantelfläche des Endes der Blattfeder mittels des Matrixharzes des Faserverbundwerkstoffes der Blattfeder stoffschlüssig gekoppelt.The present invention further relates to a motor vehicle leaf spring made of fiber composite material with at least one bearing shoe made of metallic material arranged at the end, with a receiving opening of the bearing shoe having a U-shaped cross section overlapping the end of the leaf spring. According to the invention, the motor vehicle leaf spring is characterized in that an inner surface of the receiving opening of the bearing shoe with a Outer lateral surface of the leaf spring rests completely against the contact surfaces or the contact areas. For this purpose, the inner lateral surface of the receiving opening is cohesively coupled to areas of the outer lateral surface of the end of the leaf spring by means of the matrix resin of the fiber composite material of the leaf spring.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
-
1 eine Blattfeder in perspektivischer Ansicht aus dem Stand der Technik, -
2 das Ende einer Blattfeder in Seitenansicht, bekannt aus dem Stand der Technik, -
3 das Ende in Seitenansicht, hergestellt mit der vorliegenden Erfindung, -
4 eine Blattfeder in Seitenansicht, hergestellt mit der vorliegenden Erfindung, -
5 einen Teilausschnitt eines Werkzeuges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
6 eine Schnittlinie durch ein Ende der Blattfeder gemäßSchnittlinie A-A aus 4 , -
7 einealternative Ausgestaltungsvariante zu 6 , -
8 eine perspektivische Ansicht des Endes einer Blattfeder mit Lagerschuh, und -
9 ein Ende einer erfindungsgemäßen Blattfeder.
-
1 a leaf spring in a perspective view from the prior art, -
2 the end of a leaf spring in side view, known from the prior art, -
3 the end in side view made with the present invention, -
4 a leaf spring in side view made with the present invention, -
5 a partial section of a tool for carrying out the method according to the invention, -
6 a section line through one end of the leaf spring according tosection line AA 4 , -
7 analternative design variant 6 , -
8th a perspective view of the end of a leaf spring with bearing shoe, and -
9 an end of a leaf spring according to the invention.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numbers are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplification.
An gegenüberliegenden Seiten ist jeweils ein Ende 2 der Blattfeder 1 angeordnet. Ebenfalls befindet sich an dem jeweiligen Ende 2 eine Stirnseite 3.One
Wird nunmehr ein Bolzen oder eine Verschraubung den Lagerschuh 4 und das Ende 2 der Blattfeder 1 durchgreifend angeordnet, tritt hier eine Verspannung auf. Darüber hinaus sind in Eckbereichen an der Stirnseite 3 Aussparungen 9 verbleibend. In der hier dargestellten Variante weist der Lagerschuh 4 zusätzlich ein Lagerauge 10 auf zur Aufnahme eines Gummimetalllagers 11. Die Blattfeder 1 kann einzelne Lagen aufweisen, was schematisch angedeutet ist.Now, if a bolt or a screw the bearing
Weiterhin bevorzugt sind in Einlaufbereichen 12 der Aufnahmeöffnung 5 abgerundete Kanten 13 angeordnet. Dies ist vorteilig bei der Montage während des Produktionsvorganges. Gleichzeitig bietet sich jedoch auch während des Betriebes ein Vorteil, da Spannungsspitzen in diesem Bereich vermieden werden.Furthermore, rounded edges 13 are preferably arranged in the
Alternativ ist es auch möglich, dass der auf die Kraftfahrzeugvertikalrichtung Z bezogen obere Schenkel 18 länger ausgebildet ist, als der untere Schenkel 19. Auch können an einem Ende 2 die Schenkel 18, 19 unterschiedlich lang ausgebildet sein und an dem gegenüberliegenden Ende 2 sind die Schenkel 18, 19 im Wesentlichen gleich lang ausgebildet. Durch eine Verlängerung des Schenkels an der Unterseite 19 bzw. Oberseite 18 wäre es möglich das Einfederungsverhalten der Blattfeder 1 zu beeinflussen. Ferner kann insbesondere die Dauerhaltbarkeit der hergestellten Verbindung gerade bei Biegewechselbeanspruchung aufgrund eines entsprechend angeordnet längeren Schenkels positiv beeinflusst werden.Alternatively, it is also possible for the
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Blattfederleaf spring
- 22
- Ende zu 1end to 1
- 33
- Stirnseite zu 2Front side to 2
- 44
- Lagerschuhbearing shoe
- 55
- Aufnahmeöffnungintake opening
- 66
- Innenmantelfläche zu 5Inner lateral surface to 5
- 77
- Spaltgap
- 88th
- Außenmantelfläche zu 2Outer jacket surface to 2
- 99
- Aussparungrecess
- 1010
- Lageraugebearing eye
- 1111
- Gummimetalllagerbonded rubber bush
- 1212
- Einlaufbereichinlet area
- 1313
- abgerundete Kanterounded edge
- 1414
- Formwerkzeugmolding tool
- 1515
- Oberwerkzeugupper tool
- 1616
- Unterwerkzeuglower tool
- 1717
- Formhohlraummold cavity
- 1818
- oberer Schenkelupper thigh
- 1919
- unterer Schenkellower thigh
- 2020
- Öffnungenopenings
- 2121
- Talbereichvalley area
- 2222
- Längsrichtung zu 1 Longitudinal to 1
- LL
- Längelength
- HH
- Höheheight
- BB
- Breitebroad
- ZZ
- Kraftfahrzeugvertikalrichtungmotor vehicle vertical direction
Claims (11)
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-
2017
- 2017-08-09 DE DE102017118089.3A patent/DE102017118089B4/en active Active
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