DE102018121589B4

DE102018121589B4 - Blattfederhalteelement zum Befestigen einer Blattfeder an einem Fahrzeugbauteil

Info

Publication number: DE102018121589B4
Application number: DE102018121589.4A
Authority: DE
Inventors: David Müller; Joffrey Stimpfl; Ricco Holz
Original assignee: Muhr und Bender KG
Current assignee: Muhr und Bender KG
Priority date: 2018-09-04
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2038-09-05
Also published as: DE102018121589A1

Abstract

Blattfederhalteelement (1, 1') zum Befestigen einer Blattfeder (2) aus faserverstärktem Kunststoffmaterial an einem Fahrzeugbauteil, umfassendeine Lagerbuchse (4),einen ersten Schenkel (5) und einen zweiten Schenkel (6), die sich von der Lagerbuchse (4) weg erstrecken,wobei der erste Schenkel (5) und der zweite Schenkel (6) jeweils einen Kontaktabschnitt (8, 9) mit je einer Kontaktfläche (10, 11) aufweisen, wobei sich die beiden Kontaktflächen (10, 11) in Richtung von der Lagerbuchse (4) weg aneinander annähern, sodass zwischen dem ersten Schenkel (5) und dem zweiten Schenkel (6) ein keilförmiger Aufnahmeraum (12) zur Aufnahme eines Federendabschnitts (3) der Blattfeder (2) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest einer der beiden Schenkel (5) zwischen dem jeweiligen Kontaktabschnitt (8) und der Lagerbuchse (4) einen Verjüngungsabschnitt (17, 17') aufweist, der sich über einen Federendabschnitt (3) der Blattfeder (2) im montierten Zustand hinaus in Richtung hin zur Lagerbuchse (4) erstreckt,wobei die Biegesteifigkeit des jeweiligen Verjüngungsabschnitts (17, 17') gegenüber einer kleinsten Biegesteifigkeit des jeweiligen Kontaktabschnitts (8) um mindestens 30 % reduziert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Blattfederhalteelement zum Befestigen einer Blattfeder an einem Fahrzeugbauteil, umfassend eine Lagerbuchse, einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel, die sich von der Lagerbuchse weg erstrecken, wobei der erste Schenkel und der zweite Schenkel jeweils einen Kontaktabschnitt mit je einer Kontaktfläche aufweisen, die sich in Richtung von der Lagerbuchse weg aneinander annähern, sodass zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel ein keilförmiger Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Federendabschnitts der Blattfeder gebildet ist.
Blattfedern aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), können an den Federendabschnitten drehbar an einem Fahrzeugbauteil, insbesondere den Fahrzeugrahmen angebunden werden. Zur akustischen und schwingungstechnischen Entkopplung der Blattfeder gegenüber dem Fahrzeugbauteil werden Blattfederhalteelemente, die auch als Federaugen bezeichnet werden können, eingesetzt. Die Federaugen weisen üblicherweise eine zylinderförmige Lagerbuchse auf, in die eine Innenhülse eingesetzt ist. Während bei herkömmlichen Stahlfedern die Federaugen direkt angerollt werden, werden bei Blattfedern aus faserverstärktem Kunststoffmaterial üblicherweise vormontierte Federaugen aus Stahl oder Aluminium verwendet. Insbesondere die Verwendung eines Aluminium-Strangpressteiles als Federauge hat sich bewährt, um sowohl eine zylindrische Bohrung zur Aufnahme einer Innenhülse aus Gummi als auch zwei Schenkel zur Verschraubung mit der Faserverbund-Blattfeder in einem Formteil zu ermöglichen. Um allerdings toleranzbedingte Dickenschwankungen der Federendabschnitte ausgleichen zu können, werden im Stand der Technik Keilelemente verwendet, die zwischen einen der beiden Schenkel und dem Federendabschnitt der gehaltenen Blattfeder eingesetzt werden, wie in der EP 0 489 304 A2 gezeigt. Zur Fixierung der eingesetzten Faserverbund-Blattfeder wird diese anschließend mit den Schenkeln verschraubt oder durch Bolzen oder Niete form- und/oder kraftschlüssig mit diesen verbunden. Schwankungen in der Federlänge der Blattfeder können dabei noch im Montageprozess korrigiert werden, was einen positiven Einfluss auf den Geradeauslauf des Fahrzeugs hat.
Weitere Blattfederhalteelemente für Blattfedern sind aus der EP 0 132 074 A1 , DE 39 20 926 A1 , EP 0 070 122 B1 , DE 10 2014 101 429 A1 und DE 10 2013 217 769 B4 bekannt. Als nachteilig bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Blattfederhalteelementen wird jedoch angesehen, dass die Keilelemente die toleranzbedingten Dickenschwankungen der Federendabschnitte nur sehr begrenzt ausgleichen können. Zudem geht die Montage eines zusätzlichen Keilelements stets mit einem erhöhten Aufwand einher, da neben der Verschraubung der Feder das Keilelement definiert eingepresst werden muss. Weiterhin ist diese Lösung nicht gewichtsoptimal. Bei den aus der DE 10 2010 009 528 B4 und der DE 10 2015 010 745 A1 bekannten Blattfedern mit integrierten Federaugen wird dagegen als nachteilig empfunden, dass durch Einbindung der Federaugen in die Federendabschnitte der Blattfedern der Herstellprozess der Faserverbund-Federn erschwert wird, da mehr als eine Entformungsrichtung im Werkzeug erforderlich ist und ein gleichmäßiger Pressdruck auf den Blattfedern nur mit einem erhöhten Aufwand erreicht werden kann. Weiterhin entfällt bei der integrierten Einbindung der Federaugen in die Blattfedern bei der Montage am Fahrzeugrahmen die Möglichkeit zum Längenausgleich im Federauge, was zu Nachteilen für die Fahreigenschaften des Fahrzeugs führen kann.
Aus der DE 10 2011 081 693 A1 ist ein Blattfederhalteelement bekannt, das zwei an eine Lagerbuchse angeformte Schenkel mit jeweils einem Kontaktabschnitt aufweist. Die beiden Kontaktabschnitte nähern sich in Richtung weg von der Lagerbuchse aneinander an, sodass zwischen den beiden Schenkeln ein keilförmiger Aufnahmeraum gebildet ist. In den Aufnahmeraum ist ein Federendabschnitt einer Blattfeder eingesetzt, wobei die Blattfeder mit zum Ende hin sich keilförmig größer werdender Dicke gestaltet ist. Die Kontaktabschnitte der Schenkel liegen flächig an der Blattfeder an, wobei der Federendabschnitt durch eine Schraubverbindung an dem Blattfederhaltelement fixiert wird. Als nachteilig wird empfunden, dass das bekannte Blattfederhalteelement aufgrund des fest vorgegebenen Keilwinkels zwischen den beiden Schenkein toleranzbedingte Dickenschwankungen des Federendabschnittes nicht ausgleichen kann. Sollte der Federendabschnitt dicker als der Abstand zwischen den beiden Schenkeln sein, werden die Schenkel an deren freien Enden auseinandergespreizt und können an der Blattfeder nicht mehr flächig anliegen.
Aus der DE 10 2016 100 743 A1 ist ein Lagerschuh für die Lagerung eines Blattferendes einer Blattfeder bekannt. Der Lagerschuh umfasst eine Ausgleichsnut, welche in einer Lagerhülse zwischen Stegen gebildet ist. Durch die Ausgleichsnut kann ein Umfang der Lageröffnung reduziert werden.
Aus der FR 2 563 778 A1 ist eine Vorrichtung zur Befestigung der Enden einer Blattfeder aus Verbundwerkstoff, insbesondere für ein Schwerfahrzeug bekannt. Die Vorrichtung weist zwei Schenkel und einen die beiden Schenkel miteinander verbindenden Steg auf. In dem Steg sind Nuten ausgebildet, um Grate an den Enden der Blattfeder und den bei Montage verwendeten überschüssigen Klebstoff aufzunehmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Blattfederhalteelement zum Befestigen einer Blattfeder an einem Fahrzeugbauteil vorzuschlagen, das die Federendabschnitte von Blattfedern trotz toleranzbedingter Dickenschwankungen sicher halten kann, und gleichzeitig einfach zu montieren ist und ein geringes Gewicht aufweist. Die Aufgabe besteht ferner darin, eine Blattfederanordnung mit einer Blattfeder und einem solchen Blattfederhalteelement vorzuschlagen, das ein geringes Gewicht aufweist und eine lange Lebensdauer hat.
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.
Zur Lösung wird ein Blattfederhalteelement zum Befestigen einer Blattfeder an einem Fahrzeugbauteil der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem zumindest einer der beiden Schenkel zwischen dem jeweiligen Kontaktabschnitt und der Lagerbuchse einen Verjüngungsabschnitt, der sich über einen Federendabschnitt der Feder im montierten Zustand hinaus in Richtung hin zur Lagerbuchse erstreckt. Die Biegesteifigkeit des jeweiligen Verjüngungsabschnitts ist gegenüber einer kleinsten Biegesteifigkeit des jeweiligen Kontaktabschnitts um mindestens 30 % reduziert.
Der besseren Lesbarkeit halber wird der zumindest eine der beiden Schenkel, der den Verjüngungsabschnitt aufweist, auch mit „geschwächter Schenkel“ bezeichnet.
In der Konstruktionslage, die die beiden Schenkel einnehmen, wenn kein Federendabschnitt im Aufnahmeraum eingesetzt ist, sind die beiden Kontaktflächen unter einem Keilwinkel zueinander ausgerichtet. Entsprechend begrenzen die beiden Schenkel einen keilförmigen Aufnahmeraum, dessen Höhe in Richtung von der Lagerbuchse weg abnimmt. Damit ist das Blattfederhalteelement besonders geeignet, um einen Federendabschnitt einer Blattfeder aufzunehmen, bei dem der Federendabschnitt eines im Blattfederhalteelement aufzunehmenden Längsendes der Blattfeder hin keilförmig größer werdende Dicke aufweist. Von Vorteil ist, dass durch die gezielte Schwächung des Blattfederhalteelementes herstellungsbedingte Toleranzen in der Dicke der Federendabschnitt ausgeglichen werden können. Wird beispielsweise ein zu dicker Federendabschnitt in den Aufnahmeraum eingesetzt, wird durch den Federendabschnitt zumindest der eine der beiden Schenkel mit dem Verjüngungsabschnitt, respektive der geschwächte Schenkel gegenüber seiner Konstruktionslage angehoben, wobei dessen Kontaktfläche parallel zu sich selbst verschoben wird. Damit verändert sich lediglich die Höhe des keilförmigen Aufnahmeraumes, wobei der Keilwinkel konstant bleibt. Auf diese Weise können die Kontaktflächen stets parallel zu den Anlageflächen des eingesetzten Federendabschnitts gehalten werden und können stets flächig am Federendabschnitt der Blattfeder anliegen.
Die Verjüngung des zumindest einen geschwächten Schenkels ermöglicht dessen Parallelverschiebung in elastischer oder teilplastischer Form. Hierzu kann der zumindest eine Verjüngungsabschnitt geometrieseitig so ausgelegt sein, dass der jeweilige Verjüngungsabschnitt zumindest im Wesentlichen dehnsteif und biegeweich ist. Dehnsteif heißt, dass eine unerwünschte Dehnung des zumindest einen geschwächten Schenkels in seiner Haupterstreckungsrichtung ausgeschlossen ist. Zumindest im Wesentlichen dehnsteif beinhaltet jedoch eine tolerierbare oder gewollte Dehnbarkeit der dehnsteifen Komponenten, beispielsweise zur Verminderung von lokalen Spannungsspitzen oder zur Vermeidung von Beschädigungen des zumindest einen geschwächten Schenkels.
Dadurch, dass der jeweilige Verjüngungsabschnitt sich über einen Federendabschnitt der Blattfeder im montierten Zustand hinaus in Richtung hin zur Lagerbuchse erstreckt, überlappt der Verjüngungsabschnitt zumindest einen Eckbereich des Federendabschnitts der Blattfeder im montierten Zustand. In bevorzugter Weise kann der jeweilige Verjüngungsabschnitt eine gegenüber der jeweiligen Kontaktfläche zurückgesetzte Oberfläche aufweisen, wobei die Oberfläche dem Aufnahmeraum zugewandt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Federendabschnitt in dem Eckbereich, selbst bei erhöhter Federdicke, nicht mit dem angrenzenden Schenkel in Kontakt kommt.
Grundsätzlich könnte aber auch eine vom Aufnahmeraum abgewandte Außenseite des zumindest einen geschwächten Schenkels eine zurückgesetzte Oberfläche aufweisen. Wenn nur einer der beiden Schenkel den Verjüngungsabschnitt aufweist, kann der andere der beiden Schenkel ohne den Verjüngungsabschnitt gestaltet sein und am zur Lagerbuchse weisenden Ende des Schenkels konkav verrundet ausgebildet sein. Dadurch können lokal Spannungsspitzen im Material des Blattfederhalteelementes vermieden und Kantenpressungen am Federendabschnitt der zu haltenden Blattfeder verhindert werden.
Weiterhin kann der jeweilige Verjüngungsabschnitt den Federendabschnitt der Feder im montierten Zustand zu mehr als 10 % überlappen. Insbesondere überdeckt der jeweilige Verjüngungsabschnitt den Aufnahmeraum zu mehr als 10 %. Dadurch kann die Toleranzfeldbreite der Federdicke gegenüber dem Blattfederhalteelement vergrößert werden. Innerhalb der Toleranzfeldbreite kann das Blattfederhalteelement die vom Normalzustand abweichende Blattfeder sicher halten. Insbesondere liegen die Kontaktflächen im montierten Zustand der Blattfeder flächig an den beiden Außenseiten des Federendabschnitts der Blattfeder an.
Des Weiteren kann eine kleinste Dicke des jeweiligen Verjüngungsabschnitts gegenüber einer kleinsten Dicke des jeweiligen Kontaktabschnitts um mindestens 10 % reduziert sein. Dadurch wird die Biegesteifigkeit des zumindest einen geschwächten Schenkels lokal reduziert. Insbesondere ist die Dicke um maximal 30 % reduziert, um weiterhin eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten. Vorzugsweise ist die Dicke zwischen 10 % und 20 % reduziert, insbesondere um etwa 12 %.
Das Blattfederhalteelement kann einen den ersten Schenkel und den zweiten Schenkel miteinander verbindenden Stegbereich aufweisen. Der Stegbereich begrenzt den Aufnahmeraum einseitig. Entsprechend kann der Aufnahmeraum zwischen den beiden Schenkeln und dem Stegbereich gebildet sein, die den Aufnahmeraum U-förmig begrenzen können. Der Stegbereich kann ein Abschnitt der Lagerbuchse sein oder, wie die beiden Schenkel, an der Lagerbuchse angeformt sein.
Nach einer möglichen Ausgestaltung kann der den ersten Schenkel und den zweiten Schenkel miteinander verbindende Stegbereich einen Vorsprungabschnitt aufweisen.
Der Vorsprungabschnitt kann den Aufnahmeraum einseitig begrenzen, respektive als maximaler Endanschlag für die zu haltende Blattfeder dienen.
Um die Toleranzfeldbreite der Federdicke gegenüber dem Blattfederhalteelement zu erhöhen, kann der Stegbereich elastisch ausgebildet sein. Insbesondere kann die Wandstärke des Stegbereiches zur Erhöhung der Elastizität reduziert werden. Vorzugsweise ist das Blattfederhalteelement aus einem einzigen Werkstoff, beispielsweise Aluminium oder Stahl hergestellt, wobei auch ein Faserverbundwerkstoff verwendet werden könnte. Alternativ zu solch einer Singleausführung kann das Blattfederhalteelement auch in Multimaterialausführung ausgestaltet sein, wobei auch Faserverbundmaterialien eingesetzt werden können.
Weiterhin kann der Stegbereich an einer dem Aufnahmeraum zugewandten Seite zumindest einen Vertiefungsabschnitt aufweisen, wobei eine kleinste Dicke des zumindest einen Vertiefungsabschnitts gegenüber einer kleinsten Dicke des Vorsprungabschnitts um mindestens 30 % reduziert ist. Die Lagerbuchse kann zylindrisch ausgebildet sein und kann eine Lagerachse definieren. Die Lagerbuchse kann eine Mantelfläche aufweisen, die zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildet sein kann. Zumindest außerhalb der Schenkel und des Aufnahmeraumes kann die Mantelfläche der Lagerbuchse zylindrisch ausgebildet sein. Die Mantelfläche weist, insbesondere entlang deren zylindrischen Ausgestaltung einen Außenradius auf. Der insbesondere minimale radiale Abstand des zumindest einen Vertiefungsabschnittes zur Lagerachse kann gleich dem Außenradius sein. Dadurch erstreckt sich der geschwächte Bereich, beginnend in dem zumindest einen Verjüngungsabschnitt, bis in den Stegbereich verlängert. Damit kann der elastische Bereich des Blattfederhalteelementes vergrößert werden. Der Au ßenradius der Lagerbuchse wird vorzugsweise nicht unterschritten, um eine stabile Lagerbuchse bereitzustellen. Der Außenradius der Lagerbuchse kann auch kleiner sein als der insbesondere minimale radiale Abstand des zumindest einen Vertiefungsabschnittes zur Lagerachse. Der minimale radiale Abstand des zumindest einen Vertiefungsabschnittes zur Lagerachse kann vorzugsweise bis maximal 20 %, insbesondere bis maximal 10 % größer sein als der Außenradius der Lagerbuchse.
Insbesondere kann der zumindest eine Vertiefungsabschnitt unmittelbar an den jeweiligen Verjüngungsabschnitt angrenzen. Auf diese Weise wird der geschwächte Bereich ausgehend vom jeweiligen Verjüngungsabschnitt bis in den Stegbereich des Blattfederhalteelementes erweitert. Dadurch wird der Bereich des Blattfederhalteelementes, der elastisch nachgeben kann, vergrößert, wodurch insgesamt die Toleranzfeldbreite der Federdicke gegenüber dem Blattfederhalteelement erhöht wird.
Vorzugsweise sind der erste Schenkel und der zweite Schenkel zueinander unsymmetrisch ausgebildet. Insbesondere weist ausschließlich der erste Schenkel oder ausschließlich der zweite Schenkel den Verjüngungsabschnitt auf. Entsprechend wird beim Einsetzen des Federendabschnitts der Blattfeder in den Aufnahmeraum nur der geschwächte Schenkel insbesondere elastisch oder teilplastisch parallel zu sich selbst verschoben. Alternativ kann sowohl der erste Schenkel als auch der zweite Schenkel jeweils einen eigenen Verjüngungsabschnitt aufweisen. Grundsätzlich möglich ist aber auch, dass die beiden Schenkel zueinander symmetrisch ausgebildet sind.
Um den Federendabschnitt im montierten Zustand der Blattfeder zwischen den beiden Schenkeln fest einzuspannen, können Verbindungsmittel vorgesehen sein, die die beiden Schenkel gegeneinander verspannen. Beispielsweise können die beiden Schenkel fluchtend übereinander Bohrungen aufweisen, durch die Schraubelemente eingesetzt werden können, die zumindest eine entsprechende Bohrung im Federendabschnitt der Blattfeder durchgreifen können. Zweckmäßigerweise werden die Verbindungsmittel außerhalb des jeweiligen Verjüngungsabschnittes angeordnet.
Vorzugsweise sind/ist der erste Schenkel und/oder der zweite Schenkel an der Lagerbuchse angeformt. Insbesondere ist das Blattfederhalteelement einstückig, respektive integral gebildet. Beispielsweise kann das Blattfederhalteelement ein Strangpressteil sein. Das Blattfederhalteelement kann insbesondere aus Aluminium oder Stahl hergestellt sein, respektive bestehen.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Blattfederanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Blattfeder aus faserverstärkten Kunststoffmaterial und ein vorbeschriebenes Blattfederhalteelement, wobei ein Federendabschnitt der Blattfeder im Aufnahmeraum des Blattfederhalteelementes eingesetzt kann.
Die genannten Lösungen können alternativ oder ergänzend zueinander gesehen werden. Dabei versteht es sich, dass alle im Zusammenhang mit dem Blattfederhalteelement genannten Merkmale auf die Blattfederhalteanordnung übertragbar sind, und umgekehrt, alle im Zusammenhang mit der Blattfederhalteanordnung genannten Merkmale auf das Blattfederhalteelement übertragbar sind.
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 Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Blattfederanordnung mit einem Blattfederhalteelement und einer Blattfeder;
2 die Blattfederanordnung aus 1, wobei das Blattfederhalteelement in einer Konstruktionslage (durchgezogene Linie) und in einer Ausgleichslage (gestrichelte Linie) gezeigt ist,
3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blattfederhalteelementes in Seitenansicht; und
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blattfederhaltelementes und eine Blattfeder in Seitenansicht.

1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Blattfederanordnung. Die Anordnung weist eine Blattfederhalteelement 1 und eine Blattfeder 2 auf. Eine solche Befestigung der Blattfeder 2 erfolgt insbesondere bei Nutzfahrzeugen, Pick-Ups, Geländewagen oder dergleichen, wobei einer gängigen Federung eine (nicht gezeigte) Hinterachse des Fahrzeuges an der Blattfeder 2 befestigt wird. Das Blattfederhalteelement 1 kann an einem Fahrzeugbauteil (nicht gezeigt) befestigt werden, welches beispielsweise ein an einem Fahrzeugrahmen angeordneter Lagerbock sein kann. Denkbar ist, dass beide Längsenden der Blattfeder 2 jeweils von einem erfindungsgemäßen Blattfederhalteelement 1 gelenkig gehalten sind. Alternativ könnte auch nur eines der beiden Längsenden der Blattfeder 2 mit dem erfindungsgemäßen Blattfederhalteelement 1 gelenkig gehalten sein und das andere der beiden Längsenden der Blattfeder 2 könnte auf andere Weise gelenkig oder mittels einer drehfesten Anbindung an einem Fahrzeugbauteil gehalten sein.
Die Blattfeder 2 kann eine an sich bekannte Blattfeder aus faserverstärktem Kunststoffmaterial, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) sein. In den 1 und 2 ist die Blattfeder 2 nur in einem Teilausschnitt, nämlich mit einem in dem Blattfederhalteelement 1 eingesetzten Federendabschnitt 3 gezeigt. Erkennbar ist, dass der Federendabschnitt 3 eine zum Längsende 19 der Blattfeder 2 hin keilförmig größer werdende Dicke aufweist.
Das erfindungsgemäße Blattfederhalteelement 1, welches in 3 als Einzelbauteil und gemäß einer Ausführungsform gezeigt ist, weist eine zumindest im Wesentlichen zylindrische Lagerbuchse 4 auf, die eine Lagerachse X definiert. Im eingebauten Zustand kann das Blattfederhaltelement 1 um die Lagerachse X schwenkbar an dem Fahrzeugbauteil befestigt sein. An der Lagerbuchse 4 sind ein erster Schenkel 5 und ein zweiter Schenkel 6 angeformt, die sich von der Lagerbuchse 4 wegerstrecken. Die beiden Schenkel 5, 6 weisen eine Haupterstreckungsrichtung auf, die mit dem Bezugszeichen 7 versehen ist. Die Haupterstreckungsrichtung 7 verläuft parallel zu einer Halteachse Y, die sich radial zur Lagerachse X erstreckt.
Der erste Schenkel 5 und der zweite Schenkel 6 weisen jeweils einen Kontaktabschnitt 8, 9 mit je einer Kontaktfläche 10, 11 auf, die einander zugewandt an dem jeweiligen Schenkel 5, 6 ausgebildet sind. Die beiden Kontaktflächen 10, 11 nähern sich in Richtung von der Lagerbuchse 4 weg, respektive in der Haupterstreckungsrichtung 7 der beiden Schenkel 5, 6 aneinander an, sodass zwischen dem ersten Schenkel 5 und dem zweiten Schenkel 6 ein keilförmiger Aufnahmeraum 12 zur Aufnahme eines Federendabschnitts 3 der Blattfeder 2 gebildet ist. Die beiden Kontaktflächen 10, 11 sind unter einem Keilwinkel α zueinander ausgerichtet. Der Keilwinkel α beträgt, hier, etwa 3°. Zwischen den beiden freien Enden der Schenkel 5, 6 ist eine Aufnahmeöffnung 14 gebildet, durch die die Blattfeder 2 mit deren Federendabschnitt 3 in den Aufnahmeraum 12 eingreifen kann, wie in den 1 und 2 gezeigt. Die beiden Schenkel 5, 6 sind über einen Stegbereich 15 miteinander verbunden, der den Aufnahmeraum 12 einseitig begrenzt und einen Endanschlag 16, der die maximale Einsetztiefe der Blattfeder 2 in den Aufnahmeraum 12 begrenzt, aufweisen kann.
Der erste Schenkel 5 weist zwischen dem Kontaktabschnitt 8 und der Lagerbuchse 4 einen Verjüngungsabschnitt 17 auf, der geometrieseitig so ausgelegt ist, dass der erste Schenkel 5 im Verjüngungsabschnitt zumindest im Wesentlichen dehnsteif (bezogen auf die Haupterstreckungsrichtung 7) und biegeweich ist. Der Verjüngungsabschnitt 17 weist eine gegenüber der angrenzenden Kontaktfläche 10 zurückgesetzte Oberfläche 18 auf, die dem Aufnahmeraum 12 zugewandt ist. Die Oberfläche 18 verläuft, hier, zumindest abschnittsweise parallel zur Halteachse Y. Eine kleinste Dicke d₁ des Verjüngungsabschnitts 17 ist gegenüber einer kleinsten Dicke d₂ des angrenzenden Kontaktabschnitts 8 um mindestens 10 % reduziert. Dadurch ergibt sich im Verjüngungsabschnitt 17 eine Biegesteifigkeit, die gegenüber einer kleinsten Biegesteifigkeit des angrenzenden Kontaktabschnitts 8 um mindestens 30 % reduziert ist.
In den 1 und 2 ist erkennbar, dass der Verjüngungsabschnitt 17 den Federendabschnitt 3 der Blattfeder 2 im montierten Zustand, der in den 1 und 2 gezeigt ist, abschnittsweise überlappt. Entsprechend ist der angrenzende Kontaktabschnitt 8, bezogen auf die Halteachse Y, von einem Längsende 19 der Blattfeder 2 axial beabstandet. Der Verjüngungsabschnitt 17 erstreckt sich über das Längsende 19 der Blattfeder 2 hinaus in Richtung hin zur Lagerbuchse 4.
Unmittelbar an den Verjüngungsabschnitt 17 schließt sich im Stegbereich 15 ein Vertiefungsabschnitt 20 an, der sich ausgehend vom Aufnahmeraum 12 in den Stegbereich 15 hinein erstreckt. An den Vertiefungsabschnitt 20 grenzt im Stegbereich 15 in Richtung hin zum zweiten Schenkel 6 ein Vorsprungabschnitt 21, dessen dem Aufnahmeraum 12 zugewandte Stirnseite den Endanschlag 16 bildet. Bezogen auf die Halteachse Y ist eine kleinste (axiale) Dicke d₃ des Vertiefungsabschnitts 20 gegenüber einer kleinsten (axialen) Dicke d₄ des Vorsprungabschnitts 21 um mindestens 30 % reduziert.
In der 3 ist ein Außenradius r einer Mantelfläche 22 der Lagerbuchse 4 gezeigt. Die Mantelfläche 22 ist zumindest zwischen den beiden Anformungsstellen 23, 24 der Schenkel 5, 6 und außerhalb des Aufnahmeraumes 12 zylindrisch ausgebildet. Der Außenradius r ist zur Gegenüberstellung mit der Tiefe der Vertiefungsabschnitts 20 mit gestrichelter Linie auch zwischen den beiden Schenkeln 5, 6 eingezeichnet. Erkennbar ist, dass der Außenradius r einem minimalen radialen Abstand r' des Vertiefungsabschnitts 20 zur Lagerachse X entspricht. Entlang des Vertiefungsabschnitts 20 kann der Stegbereich 15 bei Belastung elastisch nachgeben.
An den Vorsprungabschnitt 21 schließt sich im Stegbereich 15 in Richtung hin zum zweiten Schenkel 6 ein konkav verrundeter Übergang 28 an, an den der zweite Schenkel 6 unmittelbar angrenzt. Der zweite Schenkel 6 weist, hier, keinen Verjüngungsabschnitt auf, sodass die beiden Schenkel 5, 6 unsymmetrisch gestaltet sind.
In den beiden Schenkeln 5, 6 ist im jeweiligen Kontaktabschnitt 8, 9 fluchtend übereinander jeweils zumindest eine Bohrung 13 ausgebildet, durch die (nicht gezeigte) Schraubmittel zur Verspannung der beiden Schenkel 5, 6 gegeneinander eingesetzt werden können. Die Blattfeder 2 weist im Federendabschnitt 3 ebenfalls zumindest eine Bohrung 27, deren Durchmesser zum Längenausgleich der Blattfeder 2 bei Montage im Vergleich zu den Bohrungen 13 in den Schenkeln 5, 6 etwas größer sein kann. Die Kontaktflächen 10, 11 liegen flächig an den beiden Außenseiten der Blattfeder 2 im Bereich des Federendabschnitts 3 an. Dabei können die Kontaktflächen 10, 11 eben oder zumindest eine der beiden Kontaktflächen kann eine Mikroverzahnung (nicht dargestellt) aufweisen, um eine Verzahnung mit dem Federendabschnitt 3 der Blattfeder 2 zu bewirken.
In der 3 ist das Blattfederhalteelement 1 in einer Konstruktionslage gezeigt. Diese nimmt das Blattfederhalteelement 1 zumindest dann ein, wenn keine Blattfeder 2 gehalten ist. Die Konstruktionslage nimmt das Blattfederhalteelement 1 jedoch auch dann ein, wenn der Dickenverlauf des Federendabschnitts 3 einem bei Auslegung des Blattfederelements 1, bzw. der Blattfederanordnung definierten Normalzustand entspricht. Dies ist dann der Fall, wenn der zum Längsende 19 der Blattfeder 2 ansteigende Dickenverlauf des Federendabschnitts 3 gegengleich zum Höhenverlauf des keilförmigen Aufnahmeraumes 12, der zur Aufnahmeöffnung 14 hin abnimmt, ist. Dieser Normalzustand ist in der 1 gezeigt.
In der 2 ist die Konstruktionslage mit durchgezogenen Linien gezeigt. Mit gestrichelten Linien ist dagegen eine Ausgleichslage gezeigt, in der das Blattfederhalteelement 1 toleranzbedingte Dickenschwankungen des Federendabschnitts 3 der Blattfeder 2 ausgleicht. Durch die gezielte Schwächung des Blattfederhalteelementes 1 entlang des Verjüngungsabschnitts 17 des ersten Schenkels 5 und des Stegbereiches 15, insbesondere entlang des Vertiefungsabschnittes 20 kann der erste Schenkel 5 elastisch oder teilplastisch nachgeben. Wenn der Dickenverlauf des Federendabschnitts 3 nicht dem Normalzustand entspricht und beispielsweise dicker und innerhalb der Toleranzfeldbreite ist, dann drückt der Federendabschnitt 3 den ersten Schenkel 5 weg vom zweiten Schenkel 6. Aufgrund der gezielten Schwächung des Blattfederhalteelementes 1 wird beim Anheben des ersten Schenkels 5 die Kontaktfläche 10, ausgehend von der Konstruktionslage, parallel zu sich selbst verschoben. Dadurch entspricht der Keilwinkel α in der Ausgleichslage weiterhin dem Keilwinkel α in der Konstruktionslage. Lediglich der Abstand zwischen den beiden Kontaktflächen 10, 11 wurde gleichmäßig angehoben. In der 2 sind mit den Pfeilen 25 und 26 die sich bei dem erhöhten Dickenverlauf des Federendabschnitts 3 ergebenden Ausgleichsbewegungen gezeigt, die die Parallelverschiebung des ersten Schenkels 5, insbesondere dessen Kontaktfläche 10 erzwingen. Mit dem Bezugszeichen 10 ist die Kontaktfläche in der Konstruktionslage und mit dem Bezugszeichen 10' in deren Ausgleichslage gezeigt.
In analoger Weise kann das Blattfederhalteelement 1 auch Dickenverläufe der Federendabschnitte 3 ausgleichen, wenn diese dünner als der Normalzustand sind. In der Ausgleichslage liegen die Kontaktflächen 10, 11 ebenfalls flächig an den beiden Außenseiten der Blattfeder 2 im Bereich des Federendabschnitts 3 an.
In 4 ist ein Blattfederhalteelement 1' gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt, wobei in der 4, zur Verdeutlichung der Funktionsweise, die Blattfeder 2 eingesetzt ist. Die Anordnung aus dem Blattfederhalteelement 1' und der Blattfeder 2 kann auch als Blattfederanordnung bezeichnet werden. Der Grundaufbau des Blattfederhalteelementes 1' bzw. der Blattfederanordnung entspricht dabei dem Blattfederhalteelement 1 bzw. der Blattfederanordnung gemäß den vorherigen Ausführungsformen, wie in den 1 bis 3 gezeigt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die beiden Schenkel 5, 6 symmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Somit sind sowohl der erste Schenkel 5 als auch der zweite Schenkel 6 geschwächt ausgebildet. In analoger Weise zur Schwächung des ersten Schenkels 5, wie im Zusammenhang mit den Ausführungsformen in den 1 bis 3 beschrieben, kann auch der zweite Schenkel 6 einen Verjüngungsabschnitt 17' aufweisen. Der Verjüngungsabschnitt 17' weist eine gegenüber der angrenzenden Kontaktfläche 11 zurückgesetzte Oberfläche 18' auf, die dem Aufnahmeraum 12 zugewandt ist. Die Oberfläche 18' verläuft, hier, zumindest abschnittsweise parallel zur Halteachse Y.
Unmittelbar an den Verjüngungsabschnitt 17' schließt sich im Stegbereich 15 ein weiterer Vertiefungsabschnitt 20' an, der sich ausgehend vom Aufnahmeraum 12 in den Stegbereich 15 hinein erstreckt. An den Vertiefungsabschnitt 20' grenzt unmittelbar der Vorsprungabschnitt 21.
Eine kleinste Dicke d_1' des Verjüngungsabschnitts 17' ist gegenüber einer kleinsten Dicke d_2' des angrenzenden Kontaktabschnitts 9 um mindestens 10 % reduziert. Dadurch ergibt sich im Verjüngungsabschnitt 17' eine Biegesteifigkeit, die gegenüber einer kleinsten Biegesteifigkeit des angrenzenden Kontaktabschnitts 9 um mindestens 30 % reduziert ist. Grundsätzlich kann die Dicke d_1' des dem zweiten Schenkel 6 zugeordneten Verjüngungsabschnitt 17' und die Dicke d₁ des dem ersten Schenkel 5 zugeordneten Verjüngungsabschnitt 17 gleich sein, wobei die beiden Dicken sich auch voneinander unterscheiden können. Insbesondere kann die Dicke d₁ größer oder kleiner als die Dicke d_1' sein. Gleiches gilt auch für die weiteren Verhältnis der Dicken d₂ und d_2' bzw. d₃ und d_3' untereinander.
In der 4 ist das Blattfederhalteelement 1' in der Konstruktionslage gezeigt, da die montierte Feder hier einen dem definierten Normalzustand entsprechenden Dickenverlauf entlang des Federendabschnitts 3 aufweist, für den das Blattfederhalteelement 1' ausgelegt ist.
Bezugszeichenliste

1: Blattfederhalteelement
2: Blattfeder
3: Federendabschnitt
4: Lagerbuchse
5: erster Schenkel
6: zweiter Schenkel
7: Haupterstreckungsrichtung
8: Kontaktabschnitt
9: Kontaktabschnitt
10: Kontaktfläche
11: Kontaktfläche
12: Aufnahmeraum
13: Bohrung
14: Aufnahmeöffnung
15: Stegbereich
16: Endanschlag
17: Verjüngungsabschnitt
18: Oberfläche
19: Längsende
20: Vertiefungsabschnitt
21: Vorsprungabschnitt
22: Mantelfläche
23: Anformungsstelle
24: Anformungsstelle
25: Ausgleichsbewegung
26: Ausgleichsbewegung
27: Bohrung
28: Übergang
d: Dicke
r: Außenradius
α: Keilwinkel
X: Lagerachse
Y: Halteachse

Claims

Blattfederhalteelement (1, 1') zum Befestigen einer Blattfeder (2) aus faserverstärktem Kunststoffmaterial an einem Fahrzeugbauteil, umfassend eine Lagerbuchse (4), einen ersten Schenkel (5) und einen zweiten Schenkel (6), die sich von der Lagerbuchse (4) weg erstrecken, wobei der erste Schenkel (5) und der zweite Schenkel (6) jeweils einen Kontaktabschnitt (8, 9) mit je einer Kontaktfläche (10, 11) aufweisen, wobei sich die beiden Kontaktflächen (10, 11) in Richtung von der Lagerbuchse (4) weg aneinander annähern, sodass zwischen dem ersten Schenkel (5) und dem zweiten Schenkel (6) ein keilförmiger Aufnahmeraum (12) zur Aufnahme eines Federendabschnitts (3) der Blattfeder (2) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Schenkel (5) zwischen dem jeweiligen Kontaktabschnitt (8) und der Lagerbuchse (4) einen Verjüngungsabschnitt (17, 17') aufweist, der sich über einen Federendabschnitt (3) der Blattfeder (2) im montierten Zustand hinaus in Richtung hin zur Lagerbuchse (4) erstreckt, wobei die Biegesteifigkeit des jeweiligen Verjüngungsabschnitts (17, 17') gegenüber einer kleinsten Biegesteifigkeit des jeweiligen Kontaktabschnitts (8) um mindestens 30 % reduziert ist.
Blattfederhalteelement (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Verjüngungsabschnitt (17, 17') eine gegenüber der jeweiligen Kontaktfläche (8) zurückgesetzte Oberfläche (18, 18') aufweist, wobei die Oberfläche (18, 18') dem Aufnahmeraum (12) zugewandt ist.
Blattfederhalteelement (1, 1') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Verjüngungsabschnitt (17, 17') den Federendabschnitt (3) der Blattfeder (2) im montierten Zustand zu mehr als 10 % überlappt.
Blattfederhalteelement (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine kleinste Dicke (d₁, d_1') des jeweiligen Verjüngungsabschnitts (17, 17') gegenüber einer kleinsten Dicke (d₂, d_2') des jeweiligen Kontaktabschnitts (8) um mindestens 10 % reduziert ist.
Blattfederhalteelement (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein den ersten Schenkel (5) und den zweiten Schenkel (6) miteinander verbindender Stegbereich (15) einen Vorsprungabschnitt (21) aufweist, der den Aufnahmeraum (12) einseitig begrenzt.
Blattfederhalteelement (1, 1') nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stegbereich (15) elastisch ausgebildet ist.
Blattfederhalteelement (1, 1') nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stegbereich (15) an einer dem Aufnahmeraum (12) zugewandten Seite zumindest einen Vertiefungsabschnitt (20, 20') aufweist, wobei eine kleinste Dicke (d₃,d_3') des zumindest einen Vertiefungsabschnitts (20, 20') gegenüber einer kleinsten Dicke (d₄, d_4') des Vorsprungabschnitts (21) um mindestens 30 % reduziert ist.
Blattfederhalteelement (1, 1') nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (4) zylindrisch ausgebildet ist und eine Lagerachse (X) definiert, wobei ein Außenradius (r) einer zumindest abschnittsweise zylindrischen Mantelfläche (22) kleiner oder gleich einem radialen Abstand (r') des zumindest einen Vertiefungsabschnittes (20, 20') zur Lagerachse (X) ist.
Blattfederhalteelement (1, 1') nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Vertiefungsabschnitt (20, 20') unmittelbar an den jeweiligen Verjüngungsabschnitt (17, 17') angrenzt.
Blattfederhalteelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (5) und der zweite Schenkel (6) zueinander unsymmetrisch ausgebildet sind.
Blattfederanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Blattfeder (2) aus faserverstärkten Kunststoffmaterial, und ein Blattfederhalteelement (1, 1'), das nach einem der Ansprüche 1 bis 10 gestaltet ist.