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Die Erfindung betrifft eine Blattfedereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Gemäß der gattungsbildenden
DE 39 35 795 A1 sind für die Krafteinleitung bei Blattfedern an den Enden sowie zwischen diesen Enden eines im wesentlichen einheitlichen länglichen Federkörpers aus Faserverbundwerkstoff Befestigungseinrichtungen vorgesehen. Die Befestigungseinrichtungen enthalten wenigstens ein metallisches Krafteinleitungselement, welches unter Einschluss einer Zwischenschicht auf sich gegenüberliegenden Flächen des Federkörpers angeordnet ist. Die Zwischenschicht besteht aus einem gießfähigen Kunststoff und verbindet während ihrer Ausbildung das Krafteinleitungselement und den Federkörper.
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Für die Krafteinleitung bei Blattfedern aus faserverstärkten Kunststoffen ist gemäß der
DE 39 04 532 A1 zwischen den gegenüberliegenden Enden des Federkörpers ein Rechteckrohr vorgesehen, welches mit dem Federkörper form- und/oder kraftschlüssig verbindbar ist. Das Rechteckrohr besteht vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff; es kann ggf. mit Hilfe eines Herzbolzens auf dem Federkörper fixiert werden.
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Der
EP 0 419 208 A2 folgend wird ein Abdeckelement aus Kunststoff am Endabschnitt einer Blattfeder von der Feder abgeformt und auf die Feder aufgeschrumpft, um sie daran zu halten. Vorzugsweise ist die Feder aus faserverstärktem Kunststoffmaterial.
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Eine gleitend gelagerte Blattfeder aus faserverstärktem Kunststoff gemäß der
DE 39 90 374 A2 hat an ihrem Endabschnitt eine Abdeckung aus Kunststoff, die im Reaktionsspritzgussverfahren auf den Federendabschnitt aufgebracht wurde, um eine Auflagefläche für die Gleitbewegung zu bilden.
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Eine Einspannvorrichtung gemäß der
EP 0 240 676 A1 weist einen den Blattfederkörper umschließenden Einspannkäfig aus Stahl auf, der aus zwei miteinander in Eingriff stehenden und dabei in Federlängsrichtung gegeneinander nicht verschiebbaren Einspannkäfig-Hälften besteht. Der Blattfederkörper ist dabei an seiner Ober- und Unterseite mit jeweils einer mechanisch steifen Auflage aus faserverstärktem Kunststoff verbunden, welche mit den Einspannkäfig-Hälften formschlüssig in Eingriff stehen, wodurch eine Relativbewegung in Federlängsrichtung zwischen der Ober- bzw. Unterseite des Blattfederkörpers und dem Einspannkäfig weitgehend vermieden wird. Diese formschlüssige Verbindung erfolgt wohl dadurch, dass in den Anpressflächen der Einspannkäfig-Hälften, über die bei eingebauter Blattfeder die Einspannkäfig-Hälften gegen die Kunststoff-Auflagen gepresst werden, Vertiefungen, Durchbrüche oder Löcher vorgesehen sind, in welche Vorsprünge der Kunststoff-Auflagen hineinreichen.
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In der Radaufhängung moderner Kraftfahrzeuge werden unterschiedliche Typen von Federn eingesetzt, über die der eigentliche Fahrzeugaufbau mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist. Dabei werden neben Spiralfedern u.a. auch Blattfedern eingesetzt, insbesondere bei Starrachsen. Eine derartige Blattfeder erstreckt sich entlang der Längsachse des Fahrzeugs und weist in aller Regel eine konkave Form auf. Neben Blattfedern aus Federstahl kommen teilweise auch Blattfedern aus Verbundstoff, bspw. faserverstärktem Kunststoff, zum Einsatz. Es können einzelne Federn oder auch Federpakete aus zwei oder mehr Federn eingesetzt werden. Die wenigstens eine Feder wird normalerweise in einem mittleren Bereich über eine Spannvorrichtung mit der zu federnden Achse verbunden. Typischerweise ist dabei eine Unterlage aus Stahl mit der Fahrzeugachse verschweißt. Auf dieser Unterlage liegt die Blattfeder auf, wobei ggf. ein elastisches Kissen zwischengeordnet sein kann. Oberseitig liegt wiederum ggf. indirekt über ein elastisches Kissen ein weiteres Element aus Stahl (z.B. eine Bridenplatte) auf der Blattfeder auf. Durch Spannelemente wie bspw. Federbriden wird das obere Element mit der Unterlage verspannt. Dabei wird die Position der Blattfeder gegenüber der Fahrzeugachse wenigstens teilweise durch Reibungskräfte gesichert, die wiederum auf den erzeugten Spannkräften beruhen.
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Derartige Spannvorrichtungen verkomplizieren den Aufbau der Achsaufhängung, womit Zusammenbau und Wartung aufwendiger und teurer werden. Außerdem trägt der Einsatz von Spannvorrichtungen zur Erhöhung der Masse bzw. des Gewichts bei, da hierfür meistens sehr stabile und deshalb relativ schwere Metallteile verwendet werden müssen. Dabei ist auch zu beachten, dass die Spannvorrichtung Teil der ungefederten Masse ist, die möglichst geringgehalten werden sollte. Nachteilig ist auch, dass die Spannkräfte so eingestellt sein müssen, dass einerseits vertikale Kräfte aufgenommen werden können, welche zu einem großen Teil durch das Gewicht der gefederten Masse verursacht werden, sowie andererseits horizontale Kräfte, die durch Beschleunigung und Bremsvorgänge sowie Kurvenfahrten verursacht werden. Die Spannkraft muss sich dabei an der jeweils maximalen zu erwartenden Kraft orientieren. Diese Spannkraft wird über die Längsblattfeder übertragen, was bei Blattfedern aus Verbundstoff zu einer Beschädigung bzw. zu einem Kriechen des Werkstoffes führen kann.
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Die
US 8 950 766 B2 offenbart eine Kraftfahrzeugachsaufhängung mit einer Längsblattfeder aus Faserverbundstoff und einer Klemmvorrichtung zur Kopplung eines Achsbauteils an die Längsblattfeder, wobei die Längsblattfeder an ihren Enden jeweils über eine Anbindung an das Kraftfahrzeug gekoppelt ist. Die Blattfeder weist entlang ihrer Mittellängsachse zumindest abschnittsweise voneinander verschiedene Querschnittsgrößen auf, wobei insbesondere die Querschnittsgröße eines Anbindungsbereichs größer sein kann als die der davor und dahinterliegenden Bereiche. Die Klemmvorrichtung kann ergänzend auch stoffschlüssig, z.B. durch Verkleben, mit der Blattfeder verbunden sein.
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Die
US 9 597 938 B2 offenbart eine Hybrid-Blattfeder, bei der eine obere Schicht sowie eine untere Schicht aus Verbundstoff mit einem primären Federblatt verbunden sind. Letzteres kann aus Metall oder Verbundwerkstoff bestehen. Die beiden Schichten aus Verbundwerkstoff können durch Klebstoffschichten mit dem primären Federblatt verbunden sein, wobei in die Klebstoffschichten wiederum eine Lage Verstärkungsmaterial eingelagert sein kann.
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Die
US 2002 / 0 153 648 A1 offenbart eine Verbundwerkstoff-Blattfeder, die mehrere Verbundstoffstreifen aufweist, die miteinander durch ein Verbindungselement verbunden sind, wobei jeder der Verbundstoffstreifen aus einem Glasfaserstreifen und einem Paar von Kohlenstofffaserstreifen besteht. Einer der Kohlenstofffaserstreifen ist in eine erste Längserstreckungsseite des Glasfaserstreifens eingebunden und der andere Kohlenstofffaserstreifen ist in einer zweiten Längsseite des Glasfaserstreifens eingebunden, wobei die erste Längsseite und die zweite Längsseite gegenüberliegende Seiten des Glasfaserstreifens sind.
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Aus der
US 9 370 980 B2 ist eine Blattfederanordnung für eine Kraftfahrzeugachse bekannt, die eine Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff aufweist, die an ihren Enden mit Aufnahmen zur Anbindung an weitere Achsbauteile gekoppelt ist. Dabei ist zumindest eine Aufnahme mit dem Ende der Blattfeder verklebt.
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Aus der
WO 2017 / 027 516 A1 ist ein Aufhängungssystem für eine Fahrzeugachse bekannt, mit einer Längsblattfeder, die einen ersten Abschnitt und einen hiervon beabstandeten zweiten Abschnitt aufweist, sowie einer Klemmbaugruppe, die eine erste Klemmgruppe sowie eine zweite Klemmgruppe aufweist. Die erste Klemmgruppe wirkt mit dem ersten Abschnitt zusammen und die zweite Klemmgruppe mit dem zweiten Abschnitt. Jede der Klemmgruppen umfasst eine Befestigungsbaugruppe sowie ein oberes sowie ein unteres Montageteil, die jeweils über ein elastomeres Kissen an dem jeweiligen Abschnitt der Längsblattfeder abgestützt sind. Die elastomeren Kissen können optional auch an die Längsblattfeder angeklebt oder im Zuge des Urformens mit dieser verbunden werden. Die Klemmbaugruppe dient insgesamt zur Anbindung einer Fahrzeugachse an die Längsblattfeder.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Anbindung einer Fahrzeugachse an eine Blattfeder durchaus noch Raum für Verbesserungen. Dies betrifft insbesondere die Bauhöhe, die Masse bzw. das Gewicht, die Komplexität des Aufbaus sowie die Vermeidung von Beschädigungen der Blattfeder.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anbindung einer Fahrzeugachse an eine Blattfeder zur Verfügung zu stellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Blattfedereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird eine Blattfedereinheit für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug wie einen LKW oder PKW handeln. Allerdings ist auch beispielsweise eine Anwendung für Anhänger möglich. Die Blattfedereinheit ist in aller Regel für eine Hinterachsaufhängung vorgesehen, insbesondere für eine Starrachsaufhängung. Die entsprechende Achse kann dabei angetrieben oder nicht-angetrieben sein. Insbesondere kann es sich um eine Hotchkiss-Aufhängung handeln.
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Die Blattfedereinheit weist eine aus Verbundstoff gefertigte Längsblattfeder auf sowie eine hiermit verbundene Verbindungseinheit, die zur Befestigung an einem in Z-Richtung hierzu versetzt angeordneten Achskörper vorgesehen ist. Die Längsblattfeder ist in diesem Zusammenhang eine sich entlang der FahrzeugLängsachse (also entlang der X-Achse bzw. in X-Richtung) erstreckende Blattfeder. Sie verläuft im Allgemeinen zumindest in unbelastetem Zustand nicht parallel zur X-Achse, sondern weist eine konkave Krümmung auf. Sämtliche Bezugnahmen auf die X-Achse (Längsachse), Y-Achse (Querachse) sowie die Z-Achse (Hochachse) des Fahrzeugs bzw. auf die X-, Y- oder Z-Richtung beziehen sich hier und im Folgenden auf den bestimmungsgemäß eingebauten Zustand der Blattfedereinheit. Insgesamt dient die Längsblattfeder zur Federung des Achskörpers gegenüber einem Fahrzeugaufbau. Dabei ist „Fahrzeugaufbau“ ein Sammelbegriff für eine Karosserie, ein Chassis sowie ggf. einen Hilfsrahmen des jeweiligen Fahrzeugs, also diejenigen Teile, die normalerweise die gefederte Masse bilden.
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Die Längsblattfeder ist aus Verbundstoff gefertigt, was die Möglichkeit einschließt, dass einzelne Teile wie bspw. Lageraugen aus Metall gefertigt sind. Bevorzugt besteht die Längsblattfeder allerdings insgesamt aus einem Verbundstoff auf Polymerbasis. Insbesondere kann die Längsblattfeder wenigstens teilweise aus Faserverbundstoff bestehen. Als Faserverbundstoffe gelten hierbei sämtliche Werkstoffe, bei denen Fasern, wie bspw. Glasfasern, Carbonfasern und/oder Aramidfasern, zur Verstärkung in eine Polymermatrix (z.B. eine Kunststoff- oder Kunstharzmatrix) eingelagert sind. Optional können dabei weitere Partikel, Schichten oder Komponenten ein- oder angelagert sein, die sich nicht als Polymer oder als Fasern klassifizieren lassen.
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Der Achskörper ist dabei einer Fahrzeugachse zugehörig, an der beiderseits Räder angeordnet sind. Die Räder können in bekannter Weise drehbar an Radträgern angeordnet sein, wobei die Radträger wiederum direkt oder indirekt am Achskörper befestigt sind. Insgesamt verläuft der Achskörper entlang der Y-Achse und kann insbesondere wenigstens überwiegend parallel zur Y-Achse verlaufen. Der Achskörper kann durch die Längsblattfeder mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sein. In diesem Fall sind hinsichtlich der Anbindung der Längsblattfeder an den Fahrzeugaufbau im Rahmen der Erfindung unterschiedliche Möglichkeiten gegeben. So kann die Längsblattfeder bspw. endseitig einerseits (normalerweise an einem vorderen Ende) schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden sein sowie endseitig andererseits (normalerweise an einem hinteren Ende) schwenkbar mit einem Verbindungsarm verbunden sein. Dieser Verbindungsarm, der auch als Schäkel bezeichnet werden kann, ist seinerseits schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Ein solcher Aufbau entspricht im Wesentlichen einer Hotchkiss-Aufhängung. Die Erfindung ist allerdings ausdrücklich nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt.
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Die Befestigung der Längsblattfeder am Achskörper erfolgt über die Verbindungseinheit, mit welcher die Längsblattfeder verbunden ist. Die Verbindungseinheit kann dabei durch unterschiedliche Befestigungsmethoden, insbesondere durch einen Formschluss und/oder Kraftschluss mit dem Achskörper verbunden werden. Bspw. wäre eine Verbindung durch Verschrauben oder Verspannen denkbar. Der Achskörper ist in zusammengebautem Zustand in Z-Richtung (in Richtung der Hochachse) gegenüber der Verbindungseinheit versetzt. Normalerweise ist die Verbindungseinheit oberhalb des Achskörpers angeordnet und stützt sich direkt oder indirekt auf diesem ab. Alternativ wäre auch eine Ausgestaltung denkbar, bei der die Verbindungseinheit unterhalb des Achskörpers angeordnet ist.
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Die Verbindungseinheit weist einen oberhalb der Längsblattfeder angeordneten Deckabschnitt und einen hiermit einstückig gefertigten, unterhalb der Längsblattfeder angeordneten Grundabschnitt auf, welche stoffschlüssig mit der Längsblattfeder verbunden sind. Der Deckabschnitt und der Grundabschnitt schließen die Längsblattfeder gewissermaßen zwischen sich ein. Der Deckabschnitt und der Grundabschnitt sind (normalerweise zusammen mit einem weiteren Abschnitt, der sie verbindet) einstückig miteinander gefertigt. Aufgrund der einstückigen Fertigung ist ihre Position zueinander festgelegt und sie müssen nicht bspw. durch Verspannen gegeneinander gesichert werden. Dadurch, dass sie die Längsblattfeder klammerartig einfassen, ist diese in Z-Richtung durch Formschluss gesichert. Weiterhin sind sowohl der Deckabschnitt als auch der Grundabschnitt durch Stoffschluss mit der Längsblattfeder verbunden. Dabei ist vorgesehen, dass die Längsblattfeder mit der vorab gefertigten Verbindungseinheit stoffschlüssig verbunden wird. D.h., es liegt eine nicht-lösbare Verbindung vor, die dazu geeignet ist, wenigstens anteilig in Längsrichtung wirkende Kräfte aufzunehmen. Durch den Stoffschluss bilden die Längsblattfeder und die Verbindungseinheit eine Einheit, die in ihrer Gesamtheit vorgefertigt und anschließend eingebaut werden kann. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo die Längsblattfeder bspw. mit Bridenplatten oder dergleichen gesichert wird, vereinfacht sich der Zusammenbau und die Anzahl der Einzelteile verringert sich. Auch der notwendige Bauraum lässt sich reduzieren. Außerdem lassen sich die lokal auf die Längsblattfeder wirkenden Kräfte deutlich reduzieren, da die Verbindung zum Achskörper über die Verbindungseinheit erfolgt. Daneben können sich je nach Ausführungsform zusätzliche Vorteile ergeben, die nachfolgend dargestellt werden.
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Grundsätzlich ist es möglich, die Längsblattfeder vorzufertigen und anschließend durch eine stoffschlüssige Verbindung, bspw. durch Ankleben oder Anvulkanisieren, mit der Verbindungseinheit zu verbinden. Bevorzugt ist die Längsblattfeder allerdings durch Urformen an der Verbindungseinheit hergestellt. D.h., die Verbindungseinheit wird vorgefertigt und die Längsblattfeder wird an dieser durch Urformen hergestellt. Dabei kann bspw. die Verbindungseinheit in ein Formwerkzeug eingelegt werden, innerhalb dessen das Urformen der Längsblattfeder durchgeführt wird. Gewissermaßen bildet die Verbindungseinheit in diesem Zusammenhang einen Teil des Formwerkzeugs, insofern als die Endform der Längsblattfeder teilweise durch das eigentliche Formwerkzeug und teilweise durch die Verbindungseinheit festgelegt wird. Wenn die Längsblattfeder bspw. aus Faserverbundwerkstoff hergestellt wird, kann die Verbindungseinheit in eine erste Hälfte des Formwerkzeugs eingelegt werden. Anschließend kann das Einlegen der Fasern erfolgen, wobei die Fasern auch zwischen den Deckabschnitt und den Grundabschnitt der Verbindungseinheit eingelegt werden. Durch eine zweite Hälfte kann das Formwerkzeug geschlossen werden und das Urformen bspw. das Spritzpressen (resin transfer moulding; RTM) erfolgen, wobei die polymere Formmasse in das Formwerkzeug eingespritzt wird und dort aushärtet. Je nach Material der Verbindungseinheit kann hierbei ein Haftvermittler vorgesehen sein, um die Anbindung der Längsblattfeder zu verbessern.
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Die Verbindungseinheit kann aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein, wobei zum einen eine notwendige Stabilität für die Verbindung mit dem Achskörper zu berücksichtigen ist, zum anderen aber auch andere Aspekte wie bspw. das Gewicht oder eine möglichst gute stoffschlüssige Anbindung an die Längsblattfeder. Grundsätzlich wäre es denkbar, die Verbindungseinheit aus Metall zu fertigen. Insbesondere unter Gewichtsaspekten ist es allerdings bevorzugt, dass die Verbindungseinheit aus Verbundstoff gefertigt ist. Der Verbundstoff kann dabei ebenfalls ein Faserverbundstoff sein, der bspw. die gleiche Polymermatrix aufweisen könnte wie die Längsblattfeder, wobei allerdings aufgrund der andersartigen Belastungen der Verbindungseinheit in die Polymermatrix andere Fasern bzw. Fasern mit einer anderen Struktur eingearbeitet sein könnten.
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Grundsätzlich können in Längsrichtung (X-Richtung) wirkende Kräfte, die bspw. beim Bremsen oder Beschleunigen auftreten, allein durch den Stoffschluss zwischen der Längsblattfeder und dem Ober- bzw. Grundabschnitt aufgenommen werden. Eine wesentliche Verbesserung lässt sich allerdings dadurch erreichen, wenn der Deckabschnitt und/oder der Grundabschnitt mit der Längsblattfeder einen Formschluss in x-Richtung bilden. Dabei kann der obere Abschnitt (bzw. der Grundabschnitt) z.B. einen Vorsprung in Z-Richtung aufweisen, der in eine hierzu komplementäre Ausnehmung bzw. Vertiefung in der Längsblattfeder eingreift (oder umgekehrt). Hierdurch wird die stoffschlüssige Verbindung entlastet und die Längsblattfeder und die Verbindungseinheit sind auch dann noch gegen Verschiebungen in X-Richtung gesichert, falls sich die stoffschlüssige Verbindung lösen sollte. Eine besonders gute Verbindung lässt sich dadurch erreichen, wenn sowohl der Deckabschnitt als auch der Grundabschnitt mit der Längsblattfeder einen Formschluss in X-Richtung bilden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen der Deckabschnitt und/oder der Grundabschnitt auf einer der Längsblattfeder zugewandten Seite eine Mehrzahl von alternierend gegen die X-Richtung geneigten Oberflächenabschnitten auf. Die entsprechenden Oberflächenabschnitte sind alternierend, also abwechselnd unterschiedlich gegen die X-Richtung geneigt. Man könnte davon sprechen, dass die Oberflächenabschnitte abwechselnd abwärts und aufwärts geneigt sind. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine wellenartige bzw. zickzackartige Oberflächenstruktur.
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Der Deckabschnitt und der Grundabschnitt könnten im Rahmen der Erfindung durch wenigstens einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sein, der durch die Längsblattfeder hindurchgeführt ist. D.h. die Längsblattfeder würde eine entsprechende Ausnehmung aufweisen, was unter Stabilitätsaspekten unerwünscht sein kann. Die Verbindungseinheit weist insofern wenigstens einen in Y-Richtung seitlich der Längsblattfeder angeordneten, den Deckabschnitt und den Grundabschnitt verbindenden Wangenabschnitt auf. D.h., die Längsblattfeder verläuft zwischen dem Deckabschnitt und dem Grundabschnitt sowie (in Y-Richtung) seitlich des Wangenabschnitts. Es ist dabei bevorzugt, dass die Längsblattfeder auch stoffschlüssig mit dem wenigstens einen Wangenabschnitt verbunden ist.
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Grundsätzlich könnte ein einzelner Wangenabschnitt vorgesehen sein, womit die Verbindungseinheit innerhalb der Y-Z-Ebene einen hufeisenartigen Querschnitt aufweisen würde. Um eine symmetrische Kraftverteilung zu erreichen und die Verbindung zwischen dem Deckabschnitt und Grundabschnitt zu verbessern, ist allerdings bevorzugt, dass die Verbindungseinheit zwei einander bezüglich der Längsblattfeder gegenüberliegende Wangenabschnitte aufweist. Die Wangenabschnitte sind also in Y-Richtung beiderseits der Längsblattfeder angeordnet, wobei jeder der Wangenabschnitte den Deckabschnitt und den Grundabschnitt miteinander verbindet. Innerhalb der Y-Z-Ebene weist die Verbindungseinheit somit eine ringartig geschlossene Struktur auf. Hierbei ist in Y-Richtung ein Formschluss zwischen der Verbindungseinheit und der Längsblattfeder gegeben, so dass auch bei Verlust des Stoffschlusses in Y-Richtung wirkende Kräfte wirksam aufgenommen werden können.
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Um die Verbindung zwischen der Verbindungseinheit und der Längsblattfeder weiter zu verbessern und hierbei insbesondere in X-Richtung wirkende Kräfte besser aufzunehmen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Wangenabschnitt mit der Längsblattfeder einen Formschluss in X-Richtung bildet. Insbesondere können beide Wangenabschnitte einen entsprechenden Formschluss bilden. Auch hierbei kann der jeweilige Wangenabschnitt einen Vorsprung in Y-Richtung aufweisen, der in eine Ausnehmung oder Vertiefung der Längsblattfeder eingreift (oder umgekehrt).
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Gemäß der Erfindung weist wenigstens ein Wangenabschnitt auf einer der Längsblattfeder zugewandten Seite eine Mehrzahl von alternierend gegen die X-Richtung geneigten Oberflächenabschnitten auf. Die entsprechenden Oberflächenabschnitte sind alternierend, also abwechselnd unterschiedlich gegen die X-Richtung geneigt. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine wellenartige bzw. zickzackartige Oberflächenstruktur. Insbesondere kann eine solche Oberflächenstruktur bei beiden Wangenabschnitten gegeben sein.
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Der Formschluss zwischen dem Deckabschnitt und/oder dem Grundabschnitt und der Längsblattfeder kann bevorzugt mit einem Formschluss zwischen wenigstens einem Wangenabschnitt und der Längsblattfeder kombiniert werden. Hierdurch ist eine besonders sichere Verbindung gegeben, bei der die zwischen Längsblattfeder und Verbindungseinheit wirkenden Kräfte in X-Richtung besonders gut verteilt werden.
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Die erfindungsgemäße Blattfedereinheit eignet sich für unterschiedliche Achsaufhängungen. Dabei wären auch solche Ausgestaltungen denkbar, bei denen die Längsblattfeder nach Art eines elastischen Längslenkers vorderseitig am Fahrzeugaufbau befestigt ist und an einem hinteren Ende die Verbindungseinheit aufweist, an der der Achskörper befestigt ist. Bevorzugt sind allerdings solche Achsaufhängungen, bei denen die Längsblattfeder an einem vorderen Ende und an einem hinteren Ende mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist und der Achskörper dazwischen angeordnet ist. Dabei ist die Verbindungseinheit bezüglich der X-Richtung in einem mittleren Bereich der Längsblattfeder angeordnet. Als mittlerer Bereich kann dabei bezogen auf die Gesamtlänge z.B. ein mittleres Drittel oder mittleres Viertel der Längsblattfeder angesehen werden.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Blattfedereinheit sowie eines Achskörpers;
- 2 eine Draufsicht der Blattfedereinheit und des Achskörpers aus 1;
- 3 eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht der Blattfedereinheit aus 1 innerhalb eines Formwerkzeugs; sowie
- 4 eine Schnittdarstellung einer Draufsicht der Blattfedereinheit aus 2 innerhalb des Formwerkzeugs.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 und 2 zeigen in stark schematisierter Weise eine Blattfedereinheit 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, die bspw. in einem LKW eingesetzt werden kann. Dabei ist ein Achskörper 10 einer Hinterachse durch die Blattfedereinheit 1 mit einem (nicht dargestellten) Fahrzeugaufbau verbunden. Am Achskörper 10 können (ebenfalls nicht dargestellte) Radträger angeschraubt oder angeschweißt sein. Während sich der Achskörper 10 parallel zur Y-Achse erstreckt, erstreckt sich eine Längsblattfeder 2 der Blattfedereinheit 1 entlang der X-Achse, allerdings normalerweise nicht parallel zu dieser, sondern sie kann eine konkave Krümmung innerhalb der X-Z-Ebene aufweisen. Die Längsblattfeder 2, die bspw. aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt sein kann, ist in den Figuren nur teilweise dargestellt, wobei auch Endabschnitte 2.1, 2.3 nur ansatzweise dargestellt sind. Diese können Lageraugen aufweisen, über die die Längsblattfeder 2 (entweder direkt oder über einen Verbindungsarm bzw. Schäkel) schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist.
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Zwischen den Endabschnitten 2.1, 2.3 ist ein mittlerer Bereich 2.2 der Längsblattfeder 2 angeordnet, der mit einer Verbindungseinheit 3 verbunden ist. Die Verbindungseinheit 3 ist ihrerseits durch nicht dargestellte Befestigungsmittel (bspw. Schrauben) mit dem Achskörper verbunden, auf welchem sie sich von oben abstützt. Ein oberer Abschnitt, also ein Deckabschnitt 3.1 der Verbindungseinheit 3 ist in Z-Richtung oberhalb der Längsblattfeder 2 angeordnet und ein Grundabschnitt 3.2 unterhalb der Längsblattfeder 2. Der Deckabschnitt 3.1 und der Grundabschnitt 3.2 sind durch zwei Wangenabschnitte 3.3, 3.4 einstückig miteinander verbunden, die in Y-Richtung beiderseits seitlich der Längsblattfeder 2 angeordnet sind. Insgesamt weist die Verbindungseinheit 3 innerhalb der Y-Z-Ebene eine ringartige Struktur auf, innerhalb derer die Längsblattfeder 2 aufgenommen ist. Wie nachfolgend mit Bezug auf 3 und 4 noch erläutert wird, ist die Längsblattfeder 2 unmittelbar an der vorgefertigten Verbindungseinheit 3 urgeformt, womit ein Stoffschluss zu dem Deckabschnitt 3.1, dem Grundabschnitt 3.2 sowie den Wangenabschnitten 3.3, 3.4 gegeben ist. Weiterhin ist in Z-Richtung ein Formschluss mit dem Deckabschnitt 3.1 sowie dem Grundabschnitt 3.2 gegeben sowie in Y-Richtung ein Formschluss mit den Wangenabschnitten 3.3, 3.4. Somit können vertikale Kräfte und seitliche Kräfte, die bspw. bei Kurvenfahrten auftreten, gut aufgenommen werden.
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Um Kräfte in X-Richtung aufzunehmen, die bspw. bei Beschleunigungs- oder Bremsvorgängen auftreten, bilden der obere Deckabschnitt 3.1, der Grundabschnitt 3.2 sowie die Wangenabschnitte 3.3, 3.4 zusätzlich mit der Längsblattfeder 2 einen Formschluss in X-Richtung. Dazu weist der Deckabschnitt 3.1 auf einer der Längsblattfeder zugewandten Seite eine Mehrzahl von alternierend gegen die X-Richtung geneigten Oberflächenabschnitten 3, 3.6 auf. Insgesamt ergibt sich somit eine wellenartige Struktur, die zu einer Verzahnung mit der Längsblattfeder 2 führt. In ähnlicher Weise weist der Grundabschnitt 3.2 eine Mehrzahl von alternierend gegen die X-Richtung geneigten Oberflächenabschnitten 3, 3.8 auf. An den Wangenabschnitten 3.3, 3.4 sind jeweils auf einer der Längsblattfeder zugewandten Seite ebenfalls alternierend gegen X-Richtung geneigte Oberflächenabschnitte 3, 3.10, 3.11, 3.12 ausgebildet. Insgesamt ist somit ein guter, gewissermaßen vielfach redundanter Formschluss gegeben, der eine Verschiebung der Längsblattfeder 2 gegenüber der Verbindungseinheit 3 selbst dann verhindern würde, wenn sich der Stoffschluss im Laufe der Lebensdauer der Blattfedereinheit 1 lösen sollte.
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3 und 4 zeigen schematisch die Herstellung der Blattfedereinheit 1. Dabei wird die Verbindungseinheit 3 in eine untere Formhälfte 20 eines Formwerkzeugs eingelegt und es werden die zur Verstärkung der Längsblattfeder 2 dienenden Fasern so platziert, dass sie sich u.a. durch die Verbindungseinheit 3 hindurch erstrecken. Das Formwerkzeug wird geschlossen, indem eine obere Formhälfte 21 auf der unteren Formhälfte 20 platziert wird. Anschließend wird durch Spritzpressen ein Kunstharz, das die Matrix der faserverstärkten Längsblattfeder 2 bildet, in die Kavität des Formwerkzeugs eingebracht und dort ausgehärtet. Das Kunstharz passt sich dabei einerseits an die Form der beiden Formhälften 20, 21 sowie andererseits an die der Verbindungseinheit 3 an, wodurch ein Stoffschluss sowie der oben geschilderte Formschluss entstehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blattfedereinheit
- 2
- Längsblattfeder
- 2.1, 2.3
- Endbereich
- 2.2
- mittlerer Bereich
- 3
- Verbindungseinheit
- 3.1
- Deckabschnitt
- 3.2
- Grundabschnitt
- 3.3, 3.4
- Wangenabschnitt
- 3.5 - 3.12
- Oberflächenabschnitt
- 10
- Achskörper
- 20, 21
- Formhälfte
- X
- X-Achse
- Y
- Y-Achse
- Z
- Z-Achse
