DE102018213964B4

DE102018213964B4 - Kunststoffblattfeder

Info

Publication number: DE102018213964B4
Application number: DE102018213964.4A
Authority: DE
Inventors: Marcel PLEYER; Thomas Rupflin
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2020-07-16
Anticipated expiration: 2038-08-21
Also published as: DE102018213964A1

Abstract

Kunststoffblattfeder mit einem länglichen Federblatt (2) aus faserverstärktem Kunststoff, wobei das Federblatt (2) wenigstens einen Innenraum (3) und zwei übereinander angeordnete, sich jeweils in einer Längsrichtung (x) des Federblatts (2) erstreckende, den Innenraum (3) begrenzende und in diesem einen Abstand zueinander aufweisende, längliche Federblattteile (4, 5) umfasst, von denen ein erster Federblattteil (4) sich über die Länge des Federblatts (2) erstreckt und ein zweiter Federblattteil (5) in Längsrichtung (x) des Federblatts (2) zumindest bereichsweise wellenförmig ausgebildet ist und mindestens oder genau ein in den Innenraum (3) hinein gekrümmtes Wellental (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Federblattteil (5) an den Wellenbergen (7) durch in Längsrichtung des Federblatts (2) einen Abstand zueinander aufweisende und zwischen den Federblattteilen (4, 5) vorgesehene Abstandshalter (8) im Abstand zu dem ersten Federblattteil (4) gehalten und fest mit diesem ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kunststoffblattfeder mit einem länglichen Federblatt aus faserverstärktem Kunststoff, wobei das Federblatt wenigstens einen Innenraum und zwei übereinander angeordnete, sich jeweils in einer Längsrichtung des Federblatts erstreckende, den Innenraum begrenzende und in diesem einen Abstand zueinander aufweisende, längliche Federblattteile umfasst, von denen ein erster Federblattteil sich über die Länge des Federblatts erstreckt und ein zweiter Federblattteil in Längsrichtung des Federblatts zumindest bereichsweise wellenförmig ausgebildet ist und mindestens oder genau ein in den Innenraum hinein gekrümmtes Wellental umfasst.
Eine derartige Kunststoffblattfeder ist aus der DE 10 2014 211 051 A1 bekannt. Hierbei bilden die beiden Federblattteile eine Art Schlaufe aus. In einem sich im Wesentlichen parallel zueinander erstreckenden Abschnitt der beiden Federblattteile ist ein Elastomerkörper zwischen den beiden Federblatteilen angeordnet.
Aus der WO 2005/113267 A2 ist ein Aufhängungsarm für ein Fahrwerk bekannt, der zwei Federblattteile aufweist, die im Wesentlichen dreieckartig zueinander angeordnet sind.
Blattfederpakete, die zur Erzielung einer progressiven Federrate mehrere Blattfedern aus Stahl unterschiedlicher Länge und/oder Form aufweisen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dieses Konzept ist für Kunststoffblattfedern aber nicht gut geeignet und führt bei Dauerbelastung regelmäßig zu Problemen. Der Grund dafür besteht insbesondere darin, dass bei einem Blattfederpaket aus Kunststoffblattfedern zwischen den aneinander anliegenden Federblättern eingedrungene Schmutzpartikel die Federblätter auf Dauer beschädigen können.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine, insbesondere dauerbelastbare, Kunststoffblattfeder mit progressiver Federrate zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Kunststoffblattfeder nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Kunststoffblattfeder sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
Die eingangs genannte Kunststoffblattfeder mit einem länglichen Federblatt aus faserverstärktem Kunststoff, ist insbesondere dadurch weitergebildet, dass das Federblatt einen oder wenigstens einen Innenraum und zwei übereinander angeordnete, sich jeweils in einer Längsrichtung des Federblatts erstreckende, den Innenraum begrenzende und in diesem einen Abstand zueinander aufweisende, längliche Federblattteile umfasst, von denen ein erster Federblattteil sich über die Länge des Federblatts erstreckt und ein zweiter Federblattteil in Längsrichtung des Federblatts zumindest bereichsweise wellenförmig ausgebildet ist und ein oder genau ein oder wenigstens ein in den Innenraum hinein gekrümmtes Wellental umfasst. Insbesondere sind mehrere Wellentäler in den oder jeweils in einen einzigen Innenraum hinein gekrümmt.
Bei dieser Kunststoffblattfeder ist das Wellental des zweiten Federblattteils in den Innenraum des Federblatts hinein gekrümmt, sodass bei einer Biegung des Federblatts unter Streckung des zweiten Federblattteils der zweite Federblattteil auch im Bereich des Wellentals gestreckt wird, welches mit zunehmender Streckung der Biegung einen zunehmenden Widerstand entgegensetzt. Ferner vergrößert sich beim Strecken des Wellentals der Abstand zwischen den Federblattteilen im Bereich des Wellentals, was insbesondere zu einer größeren Aufbauhöhe des Federblatts und somit zu einem größeren Flächenträgheitsmoment führt. Somit ist eine Progression der Federrate erzielbar.
Da die Federblattteile Teile desselben Federblatts sind, existieren zwischen den Federblattteilen insbesondere keine oder wenige oder nur wenig belastete aneinander reibenden Oberflächenbereiche, die durch zwischen diese eingedrungene Schmutzpartikel beschädigt werden könnten. Somit ist die Kunststoffblattfeder auch für Dauerbelastungen unter Einfluss von Schmutzpartikeln geeignet.
Bevorzugt bilden die Federblatteile jeweils einen integralen Bestandteil des Federblatts. Beispielsweise wird das Federblatt mit den Federblattteilen in einem Herstellungsschritt hergestellt. Alternativ werden die Federblattteile z.B. separat hergestellt und anschließend fest, kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Vorzugsweise weist der erste Federblattteil eine größere oder wesentlich größere Dicke als der zweite Federblattteil auf.
Bevorzugt bestehen die Federblattteile, insbesondere jeweils, aus faserverstärktem Kunststoff. Vorzugsweise bestehen der erste Federblattteil und der zweite Federblattteil aus demselben faserverstärkten Kunststoff oder aus unterschiedlichen faserverstärkten Kunststoffen. Vorteilhaft bestehen die Federblattteile, insbesondere jeweils, aus dem faserverstärkten Kunststoff des Federblatts.
Bei den Fasern des oder jedes faserverstärkten Kunststoffs handelt es sich bevorzugt um Kurzfasern und/oder um Langfasern und/oder um Endlosfasern. Beispielsweise handelt es sich bei den Fasern des oder jedes faserverstärkten Kunststoffs um Glasfasern und/oder um Kohlenstofffasern und/oder um Aramidfasern und/oder um Basaltfasern und/oder um Naturfasern. Bei dem Kunststoff des oder jedes faserverstärkten Kunststoffs handelt es sich bevorzugt um einen thermoplastischen Kunststoff oder um einen duroplastischen Kunststoff und/oder um ein Kunstharz. Die Fasern oder die Faserverstärkung des Kunststoffes kann unidirektional in Längsrichtung des Federblattes oder multidirektional ausgebildet sein. Innerhalb des Federblattes und/oder innerhalb der Federblattteile und/oder innerhalb des jeweiligen Federblattteiles können unterschiedliche Materialien eingesetzt werden, beispielsweise verschiedene Kunststoffe, Halbzeuge, Fasern und/oder Orientierungen der Fasern.
Das mindestens eine oder genau eine Wellental kann vollständig oder lediglich teilweise im Bereich des Innenraums vorgesehen sein. Bevorzugt liegt aber der Scheitpunkt des mindestens einen oder genau einen Wellentals im Bereich des Innenraums.
Im Bereich des Innenraums sind der erste Federblattteil und der zweite Federblattteil oder das Wellental insbesondere nicht oder nicht direkt miteinander verbunden. Vorzugsweise weist der Scheitelpunkt des Wellentals zu dem ersten Federblattteil einen Abstand auf.
Die Kunststofffeder und/oder das Federblatt weist bevorzugt eine Zugseite und eine der Zugseite gegenüberliegende Druckseite auf. Vorzugsweise ist der zweite Federblattteil auf der Zugseite vorgesehen. Die Druckseite wird insbesondere durch die dem zweiten Federblattteil abgewandte Seite des ersten Federblattteils und/oder des Federblatts gebildet.
Gemäß einer Weiterbildung ist das Federblatt und/oder der erste Federblattteil in Längsrichtung des Federblatts, insbesondere zumindest bereichsweise oder vollständig, bogenförmig ausgebildet. Vorteilhaft ist der erste Federblattteil nicht wellenförmig. Bevorzugt ist der zweite Federblattteil an der konkaven Seite des Federblatts und/oder des ersten Federblattteils vorgesehen. Die konvexe Seite des Federblatts und/oder des ersten Federblattteils bildet somit bevorzugt die Druckseite. Ferner bildet die konkave Seite des Federblatts und/oder des ersten Federblattteils vorzugsweise die Zugseite.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der zweite Federblattteil an seinen längsseitigen Enden fest, kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem ersten Federblattteil verbunden. Bevorzugt geht der zweite Federblattteil an seinen längsseitigen Enden, insbesondere stoffschlüssig, in den ersten Federblattteil über. Bei den längsseitigen Enden des zweiten Federblattteils handelt es sich insbesondere um die Enden des zweiten Federblattteils in Längsrichtung des Federblatts. Vorteilhaft ist der zweite Federblattteil in Längsrichtung des Federblatts kürzer als der erste Federblattteil. Insbesondere weisen die längsseitigen Enden des zweiten Federblattteils zu den längsseitigen Enden des ersten Federblattteils und/oder des Federblatts in Längsrichtung des Federblatts einen Abstand auf. Alternativ kann die Länge des zweiten Federblattteils in Längsrichtung des Federblatts der Länge des ersten Federblattteils entsprechen. Somit können die längsseitigen Enden des ersten Federblattteils und des zweiten Federblattteils aufeinander angeordnet sein oder einander überlagern. Insbesondere bilden die die längsseitigen Enden des ersten Federblattteils und des zweiten Federblattteils gemeinsam die längsseitigen Enden des Federblattes in Längsrichtung des Federblattes. Bei den längsseitigen Enden des ersten Federblattteils handelt es sich insbesondere um die Enden des ersten Federblattteils in Längsrichtung des Federblatts. Bei den längsseitigen Enden des Federblatts handelt es sich insbesondere um die Enden des Federblatts in Längsrichtung des Federblatts.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Federblatt mehrere durch die Federblatteile begrenzte und in Längsrichtung des Federblatts hintereinander angeordnete und/oder einen Abstand zueinander aufweisende Innenräume, in welchen die Federblattteile jeweils einen Abstand zueinander aufweisen. Vorzugsweise sind die Innenräume voneinander getrennt. Bevorzugt umfasst der zweite Federblattteil je Innenraum ein oder genau ein oder wenigstens ein in diesen hinein gekrümmtes Wellental.
Jedes Wellental kann vollständig oder lediglich teilweise im Bereich des jeweiligen Innenraums vorgesehen sein. Bevorzugt liegt aber der Scheitelpunkt jedes Wellentals im Bereich des jeweiligen Innenraums.
Im Bereich jedes Innenraums sind der erste Federblattteil und der zweite Federblattteil oder das jeweilige Wellental insbesondere nicht oder nicht direkt miteinander verbunden. Vorzugsweise weist der Scheitelpunkt jedes Wellentals oder der Scheitelpunkt zumindest eines oder mehrerer der Wellentäler zu dem ersten Federblattteil einen Abstand auf.
Gemäß einer Ausgestaltung umfasst der zweite Federblattteil, insbesondere mehrere, vorzugsweise in Längsrichtung des Federblatts hintereinander angeordnete, Wellenberge. Vorteilhaft begrenzen die Wellenberge, insbesondere in Längsrichtung des Federblatts, das oder jedes Wellental oder die Wellentäler. Bevorzugt ist das oder jedes Wellental, insbesondere in Längsrichtung des Federblatts, zwischen den Wellenbergen oder zwischen zwei der Wellenberge oder zwischen zwei benachbarten der Wellenberge vorgesehen. Vorzugsweise beträgt die Anzahl der Wellenberge zwei oder wenigstens zwei oder vier oder wenigstens vier oder sechs oder wenigstens sechs. Bevorzugt weist der zweite Federblattteil an dem oder an jedem Wellental einen geringeren Abstand zu dem ersten Federblattteil auf als an den benachbarten oder jeweils benachbarten Wellenbergen.
Der zweite Federblattteil ist an den Wellenbergen durch in Längsrichtung des Federblatts hintereinander angeordnete und/oder einen Abstand zueinander aufweisende und zwischen den Federblattteilen vorgesehene Abstandshalter im Abstand zu dem ersten Federblattteil gehalten und insbesondere fest, kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem ersten Federblattteil verbunden. Bevorzugt sind die Innenräume durch die Abstandshalter voneinander getrennt. Die Abstandshalter sind vorzugsweise fest und/oder stoffschlüssig mit dem ersten Federblattteil und/oder mit dem zweiten Federblattteil verbunden. Vorteilhaft bestehen die Abstandshalter aus Kunststoff oder aus faserverstärktem Kunststoff. Insbesondere bestehen die Abstandshalter aus dem faserverstärkten Kunststoff des Federblatts und/oder des ersten Federblattteils und/oder des zweiten Federblattteils. Beispielsweise sind die Abstandhalter durch separate und an dem ersten Federblattteil und/oder an dem zweiten Federblattteil, vorzugsweise stoffschlüssig, befestigte Bauteile gebildet. Somit kann das Abstandselement als ein zu dem ersten Federblattteil und dem zweiten Federblattteil separates oder eigenständiges Bauteil ausgebildet sein, das an dem ersten Federblattteil und/oder an dem zweiten Federblattteil, vorzugsweise kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig, befestigt ist. Vorzugsweise bilden die Abstandhalter jeweils einen integralen Bestandteil des Federblatts und/oder des ersten Federblattteils und/oder des zweiten Federblattteils.
Gemäß einer Ausgestaltung weist jeder Abstandshalter eine den Abstand zwischen den Federblattteilen an dem jeweiligen Wellenberg bestimmende Höhe auf. Beispielsweise sind die Höhen der Abstandhalter gleich. Alternativ variieren z.B. die Höhen der Abstandshalter, vorzugsweise in Längsrichtung des Federblatts. Bevorzugt nehmen die Höhen der Abstandshalter mit zunehmendem Abstand von einem in Längsrichtung des Federblatts mittleren Bereich des Federblatts ab.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Federblattteile in dem oder einem in Längsrichtung des Federblatts mittleren Bereich des Federblatts durch ein Abstandselement im Abstand zueinander gehalten und insbesondere fest, kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Das Abstandselement ist vorzugsweise fest, kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem ersten Federblattteil und/oder mit dem zweiten Federblattteil verbunden. Vorteilhaft besteht das Abstandselement aus Kunststoff oder aus faserverstärktem Kunststoff. Insbesondere besteht das Abstandselement aus dem faserverstärkten Kunststoff des Federblatts und/oder des ersten Federblattteils und/oder des zweiten Federblattteils. Beispielsweise ist das Abstandselement durch ein separates und an dem ersten Federblattteil und/oder an dem zweiten Federblattteil, vorzugsweise stoffschlüssig, befestigtes Bauteil gebildet. Vorzugsweise bildet das Abstandselement einen integralen Bestandteil des Federblatts und/oder des ersten Federblattteils und/oder des zweiten Federblattteils. Bevorzugt ist das Abstandselement in Längsrichtung des Federblatts zwischen zwei der Abstandshalter angeordnet und weist zu diesen insbesondere einen Abstand auf. Vorzugsweise weist der Abstandshalter eine den Abstand zwischen den Federblattteilen im mittleren Bereich des Federblatts bestimmende Höhe auf, die insbesondere geringer oder größer als die Höhe der benachbarten Abstandshalter oder gleich hoch wie der benachbarte Abstandshalter ist.
Bevorzugt ist das Federblatt bezüglich einer in dessen Längsrichtung verlaufenden Längsebene spiegelsymmetrisch ausgebildet. Die Längsebene verläuft vorzugsweise quer zur Querebene und/oder quer zum Federblatt und/oder quer zu dessen Blattoberflächen. Gemäß einer Ausgestaltung ist das Federblatt bezüglich einer quer zu dessen Längsrichtung verlaufenden Querebene spiegelsymmetrisch ausgebildet. Insbesondere ist das Federblatt asymmetrisch zu einer quer zu dessen Längsrichtung verlaufenden Querebene ausgebildet. Die Querebene liegt vorzugsweise in dem oder einem in Längsrichtung des Federblatts mittleren Bereich des Federblatts. Vorzugsweise ist die Querebene im Bereich des Abstandselementes angeordnet. Hierbei kann das Abstandselement spiegelsymmetrisch zu der Querebene ausgebildet sein.
Gemäß einer Weiterbildung bildet der oder jeder Innenraum oder bildet wenigstens einer der Innenräume oder bilden mehrere der Innenräume einen oder jeweils einen Freiraum. Der oder jeder als Freiraum ausgebildete Innenraum ist vorzugsweise mit Luft gefüllt. Ergänzend oder alternativ ist der oder jeder Innenraum oder wenigstens einer der Innenräume oder wenigstens ein anderer der Innenräume oder sind mehrere der Innenräume oder mehrere andere der Innenräume beispielsweise mit einem Füllmaterial, insbesondere ganz oder teilweise oder zumindest teilweise, gefüllt. Bei dem Füllmaterial handelt es sich z.B. um ein elastisches Material und/oder um ein elastomeres Material und/oder um Gummi und/oder um einen Schaum. Insbesondere ist der Innenraum vollständig oder teilweise umhüllt. Hierbei kann der Innenraum vollständig oder teilweise mittels einer Umhüllung verschlossen und/oder abgedichtet sein. Als ein Umhüllungsmaterial kann ein Kunststoff oder Elastomer eingesetzt sein. Vorzugsweise ist der Innenraum aufgrund der Umhüllung gegenüber der Umgebung abgeschirmt oder gegenüber Einflüssen aus der Umgebung geschützt. Somit kann ein Eindringen von Partikeln, Schmutz und/oder Feuchtigkeit in den Innenraum vermieden werden. Bei einer Ausbildung des Innenraums als Freiraum kann dieser bei einer vorhandenen Umhüllung als ein, insbesondere vollständig geschlossener, Hohlraum ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausgestaltung variiert die Dicke des zweiten Federblattteils in Längsrichtung des Federblatts. Alternativ ist die Dicke des zweiten Federblattteils in Längsrichtung des Federblatts z.B. konstant.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Dicke des ersten Federblattteils in Längsrichtung des Federblatts konstant. Alternativ variiert z.B. die Dicke des ersten Federblattteils in Längsrichtung des Federblatts.
Das Federblatt, vorzugsweise der erste Federblattteil und/oder der zweite Federblattteil, kann bzw. können unterschiedliche Materialen, Kunststoffe, Fasern und/oder Faserorientierungen aufweisen.
Die Kunststoffblattfeder ist bevorzugt für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, vorgesehen und/oder in diesem montiert. Vorteilhaft sind an den längsseitigen Enden des Federblatts Montagebereiche und/oder Montageelemente vorgesehen, mittels welchen das Federblatt an einem oder an wenigstens einem oder jeweils an einem Bauteil montiert oder montierbar ist, welches insbesondere ein Fahrzeugteil oder Maschinenteil ist. Bevorzugt ist an dem oder einem in Längsrichtung des Federblatts mittleren Bereich des Federblatts ein, insbesondere anderer, Montagebereich und/oder ein, insbesondere anderes, Montageelement vorgesehen, mittels welchen das Federblatt an einem, insbesondere anderen, Bauteil montiert oder montierbar ist, welches insbesondere ein Fahrzeugteil oder Maschinenteil ist. Die Montagebereiche und/oder Montageelemente umfassen z.B. Löcher, Hülsen, Haken, Flansche oder Stifte.
Gemäß einer Ausführungsform der Kunststoffblattfeder wird eine progressive Federrate insbesondere dadurch erzielt, dass Funktionsbereiche des Federblatts zwei verschiedene Deformationsmoden aufweisen. Unter einem Funktionsbereich des Federblatts ist insbesondere ein Bereich des Federblatts zu verstehen, der den Innenraum oder einen der Innenräume umfasst. Durch den wellenförmigen Aufbaus des zweiten Federblattteils, vorzugsweise auf der Zugseite der Kunststoffblattfeder, wird in den Funktionsbereichen der zweite Federblattteil bei einer Biegung der Blattfeder, insbesondere bei geringen Belastungen, gestreckt. Nach Vollendung der Streckung und/oder bei einem definierten Belastungsniveau ist eine weitere Streckung stärker unterbunden, sodass ein höherer Widerstand gegen die Biegung der gesamten Kunststoffblattfeder auftritt. Dabei ist der Abstand der Wellenberge zu dem, insbesondere ungewellten, ersten Federblattteil durch Abstandshalter (Stützen) definiert, sodass die Streckung des zweiten Federblattteils hauptsächlich in den Wellentälern erfolgt. Durch die gestreckten oder aufgestreckten Wellentäler erhöht sich insbesondere die Aufbauhöhe der Kunststoffblattfeder, sodass das oder deren Flächenträgheitsmoment zunimmt. Bevorzugt ist die Druckseite der Kunststoffblattfeder, insbesondere zur Stabilisation, gebogen ausgeführt. Der oder die Innenräume zwischen den beiden Federblattteilen können hohl oder teilweise oder vollständig gefüllt aufgebaut werden. Allerdings ist zur Erfüllung der gewünschten Funktion (progressive Federrate) der Kunststoffblattfeder insbesondere kein Füllmittel erforderlich. Die Zugseite und die Druckseite und/oder die Federblattteile müssen nicht zwingend in einem Stück hergestellt werden, sondern die Federblattteile können auch separat hergestellt und anschließend durch einen Fügevorgang kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Ein Vorteil der Kunststoffblattfeder ist insbesondere in der Erzielung einer progressiven Federrate durch Bereiche des zweiten Federblattteils der Kunststoffblattfeder zu sehen, die durch eine wellenartige Form, je nach Belastung, unterschiedliche Deformationswiderstände und Flächenträgheitsmomente gewährleisten.
Varianten der Kunststoffblattfeder können z.B. durch unterschiedliche Ausgestaltungen des zweiten Federblattteils in den Funktionsbereichen und/oder durch unterschiedliche Füllungen der Innenräume und/oder durch unterschiedliche Füllmaterialien, mit denen die Innenräume gefüllt sind, erzielt werden. Ferner sind Änderungen an den Materialien des Federblatts und/oder des zweiten Federblattteils und/oder des ersten Federblattteils möglich. Beispielsweise beeinflussen die Wellenlänge und/oder die Wellenamplitude und/oder die Wellendicke und/oder die Wellenstärke und/oder die Wellenkrümmung des zweiten Federblattteils und/oder die Höhen und/oder die Breiten der Abstandshalter den Verlauf und die Stärke der Progression. Die Abstandshalter können z.B. in das Federblatt integriert oder nachträglich in dieses montiert sein. Hierbei können mittels verschiedener Anzahl, Positionen, Breiten und/oder Höhen der Abstandshalter unterschiedliche Varianten der Kunststoffblattfe- . der realisiert werden.
Das Konzept kann um weitere externe Systeme oder Komponenten erweitert werden, die Einfluss auf die Progression oder andere Funktionen der Kunststoffblattfeder haben. Ferner können die beiden Federblattteile z.B. entweder aus einem Stück und in einem Prozess oder als zwei einzelne Federblattteile hergestellt werden, die anschließend montiert werden. Insbesondere ist das Federblatt mit dem ersten Federblattteil und dem zweiten Federblattteil als ein einziges Stück oder Bauteil und in einem einzigen Prozessschritt hergestellt. Alternativ werden zunächst das erste Federblattteil und das zweite Federblattteil als zwei einzelne Stücke oder Bauteile hergestellt, die anschließend zum Realisieren des Federblattes miteinander montiert oder, vorzugsweise kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig, verbunden werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine Seitenansicht einer Kunststoffblattfeder gemäß einer ersten Ausführungsform, und
2 einen in 1 mit „A“ gekennzeichneten Bereich der Kunststoffblattfeder gemäß der ersten Ausführungsform.

Aus den 1 und 2 ist eine Kunststoffblattfeder 1 gemäß einer ersten Ausführungsform ersichtlich, die ein längliches Federblatt 2 aus faserverstärktem Kunststoff aufweist, welches mehrere in einer Längsrichtung x des Federblatts 2 hintereinander angeordnete Innenräume 3 und zwei übereinander angeordnete, sich jeweils in Längsrichtung x des Federblatts 2 erstreckende, die Innenräume 3 begrenzende und in diesen jeweils einen Abstand zueinander aufweisende, längliche Federblattteile 4 und 5 umfasst, von denen ein erster Federblattteil 4 sich über die Länge des Federblatts 2 erstreckt und ein zweiter Federblattteil 5 in Längsrichtung x des Federblatts 2 zumindest bereichsweise wellenförmig ausgebildet ist und je Innenraum ein in diesen hinein gekrümmtes Wellental 6 umfasst. Ferner umfasst der zweite Federblattteil 5 mehrere Wellenberge 7, wobei jedes Wellental 6 zwischen zwei benachbarten der Wellenberge 7 vorgesehen ist. Der zweite Federblattteil 5 ist an den Wellenbergen 7 durch in Längsrichtung x des Federblatts hintereinander angeordnete, einen Abstand zueinander aufweisende, zwischen den Federblattteilen 4 und 5 vorgesehene und die Innenräume 3 voneinander trennende Abstandshalter 8 im Abstand zu dem ersten Federblattteil 4 gehalten und fest mit diesem verbunden. Gemäß der ersten Ausführungsform bilden die Abstandshalter 8 jeweils einen integralen Bestandteil des Federblatts 2 und sind stoffschlüssig mit diesem verbunden. Alternativ können die Abstandshalter 8 auch separat hergestellt und zwischen den beiden Federblatteilen 4 und 5 montiert werden.
An seinen längsseitigen Enden 9 und 10 geht der zweite Federblattteil 5 stoffschlüssig in den ersten Federblattteil 4 über, sodass die Federblattteile 4 und 5 ein einstückiges Bauteil, nämlich das Federblatt 2 bilden, welches gemäß dieser Ausführungsform auch einstückig mit Abstandshaltern 8 ausgebildet ist. Alternativ zu der hier gezeigten Darstellung kann die Länge des zweiten Federblattteils 5 in Längsrichtung des Federblatts 2 der Länge des ersten Federblattteils 4 entsprechen. Somit können die längsseitigen Enden des ersten Federblattteils 4 und des zweiten Federblattteils 5 aufeinander angeordnet sein oder einander überlagern, so dass diese gemeinsam die längsseitigen Enden des Federblattes 2 bilden. Der erste Federblattteil 4 ist in Längsrichtung x des Federblatts 2 bogenförmig ausgebildet, wobei der zweite Federblattteil 5 an der konkaven Seite des ersten Federblattteils 4 vorgesehen ist. Dabei bildet die konvexe Seite des ersten Federblattteils 4 eine Druckseite 11 des Federblatts 2, wohingegen die der Druckseite 11 gegenüberliegende Seite des Federblatts 2 eine Zugseite 12 des Federblatts 2 bildet.
Jeder Abstandshalter 8 weist eine den Abstand zwischen den Federblattteilen 4 und 5 an dem jeweiligen Wellenberg 7 bestimmende Höhe auf, wobei die Höhen der Abstandshalter 8 mit zunehmendem Abstand von einem in Längsrichtung x des Federblatts 2 mittleren Bereich 13 des Federblatts 2 abnehmen. Diese Höhen sind mit den Bezugszeichen h1, h2 und h3 gekennzeichnet.
Ferner sind die Federblattteile 4 und 5 im mittleren Bereich 13 des Federblatts 2 durch ein Abstandselement 14 im Abstand zueinander gehalten und fest miteinander verbunden, welches in Längsrichtung x des Federblatts 2 zwischen zwei der Abstandshalter 8 zu diesen beabstandet angeordnet ist und eine den Abstand zwischen den Federblattteilen 4 und 5 im mittleren Bereich 13 des Federblatts 2 bestimmende Höhe h0 aufweist, die geringer als die Höhe h1 der benachbarten Abstandshalter 8 ist. Ferner ist das Federblatt 2 bezüglich einer quer zu dessen Längsrichtung x verlaufenden und im mittleren Bereich 13 gelegenen Querebene 15 spiegelsymmetrisch ausgebildet. Alternativ kann das Federblatt 2 bezüglich seiner Ausgestaltung in Längsrichtung asymmetrisch realisiert sein.
An den längsseitigen Enden des Federblatts 2 sind Montagelemente 16 vorgesehen, mittels welchen das Federblatt 2 an wenigstens einem Bauteil (nicht gezeigt) befestigbar ist, welches insbesondere ein Fahrzeugteil ist. Ferner ist im mittleren Bereich 13 an dem Federblatt 2 ein Montagelement 17 vorgesehen, mittels welchen das Federblatt 2 an einem anderen Bauteil (nicht gezeigt) befestigbar ist, welches insbesondere ein Fahrzeugteil ist.
Die Innenräume 3 sind gemäß der ersten Ausführungsform als Freiräume ausgebildet und mit Luft gefüllt. Alternativ ist es möglich, dass die Innenräume 3 mit einem, vorzugsweise elastischen, Füllmaterial gefüllt sind. Des Weiteren können die Innenräume 3 zum Schutz vor beispielsweise Schmutz und/oder Feuchtigkeit mit einer Umhüllung umhüllt bzw. verschlossen oder gekapselt sein.
Die Dicke d1 des ersten Federblattteils 4 ist gemäß der ersten Ausführungsform in Längsrichtung x des Federblatts 2 konstant. Alternativ ist es möglich, dass die Dicke d1 des ersten Federblattteils 4 in Längsrichtung x variiert.
Die Dicke d2 des zweiten Federblattteil 5 ist gemäß der ersten Ausführungsform in Längsrichtung x des Federblatts 2 konstant. Alternativ ist es möglich, dass die Dicke d2 des zweiten Federblattteils 5 in Längsrichtung x variiert.
Die Funktion der Kunststoffblattfeder 1 wird nachfolgend beschrieben. Ist das Federblatt 2 in seinem mittleren Bereich 13, vorzugsweise mittels des Montagelements 17, auf der Druckseite 11 abgestützt und werden an den längsseitigen Enden des Federblatts 2, vorzugsweise über die Montagelements 16, von der Zugseite 12 her Kräfte F in Richtung auf die Druckseite 11 in das Federblatt 2 eingeleitet, so biegt sich das Federblatt 2 beidseits des mittleren Bereichs 13 in Richtung der Pfeile 18. Dabei wird der zweite Federblattteil 5 gestreckt, sodass auch die Wellentäler 6 gestreckt werden. Dies führt dazu, dass die Wellentäler 6, repräsentiert durch ihre Scheitelpunkte S, von dem ersten Federblattteil 4 in Richtung der Pfeile 19 abrücken. Dabei wird einer zunehmenden Biegung ein zunehmender Widerstand entgegengesetzt. Ferner erhöht sich durch den zunehmenden Abstand zwischen den Federblattteilen 4 und 5 im Bereich der Innenräume 3 die Aufbauhöhe des Federblatts 2, sodass dessen Flächenträgheitsmoment zunimmt. Dies führt mit zunehmender Biegung zu einer zunehmenden Federrate der Kunststoffblattfeder 1.
Bezugszeichenliste

1: Kunststoffblattfeder
2: Federblatt
3: Innenraum des Federblatts
4: erster Federblattteil des Federblatts
5: zweiter Federblattteil des Federblatts
6: Wellental des zweiten Federblattteils
7: Wellenberg des zweiten Federblattteils
8: Abstandshalter
9: Ende des zweiten Federblattteils
10: Ende des zweiten Federblattteils
11: Druckseite des Federblatts
12: Zugseite des Federblatts
13: mittlerer Bereich des Federblatts
14: Abstandselement
15: Querebene
16: Montagelement
17: Montagelement
18: Pfeil / Biegerichtung
19: Pfeil / Bewegungsrichtung
x: Längsrichtung des Federblatts
d1: Dicke des ersten Federblattteils
d2: Dicke des zweiten Federblattteils
h0: Höhe des Abstandselements
h1: Abstandhalterhöhe
h2: Abstandhalterhöhe
h2: Abstandhalterhöhe
F: Kraft
S: Scheitelpunkt

Claims

Kunststoffblattfeder mit einem länglichen Federblatt (2) aus faserverstärktem Kunststoff, wobei das Federblatt (2) wenigstens einen Innenraum (3) und zwei übereinander angeordnete, sich jeweils in einer Längsrichtung (x) des Federblatts (2) erstreckende, den Innenraum (3) begrenzende und in diesem einen Abstand zueinander aufweisende, längliche Federblattteile (4, 5) umfasst, von denen ein erster Federblattteil (4) sich über die Länge des Federblatts (2) erstreckt und ein zweiter Federblattteil (5) in Längsrichtung (x) des Federblatts (2) zumindest bereichsweise wellenförmig ausgebildet ist und mindestens oder genau ein in den Innenraum (3) hinein gekrümmtes Wellental (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Federblattteil (5) an den Wellenbergen (7) durch in Längsrichtung des Federblatts (2) einen Abstand zueinander aufweisende und zwischen den Federblattteilen (4, 5) vorgesehene Abstandshalter (8) im Abstand zu dem ersten Federblattteil (4) gehalten und fest mit diesem ist.
Kunststoffblattfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitelpunkt (S) des mindestens einen oder genau einen Wellentals (6) im Bereich des Innenraums (3) liegt.
Kunststoffblattfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Federblattteil (4) in Längsrichtung (x) des Federblatts (2) zumindest bereichsweise bogenförmig ausgebildet und der zweite Federblattteil (5) an der konkaven Seite des ersten Federblattteils (4) vorgesehen ist.
Kunststoffblattfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Federblattteil (5) an seinen längsseitigen Enden (9, 10) kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig in den ersten Federblattteil (5) übergeht, insbesondere ist das Federblatt (2) mit dem ersten Federblattteil (4) und dem zweiten Federblattteil (5) als ein einziges Stück und in einem einzigen Prozessschritt hergestellt oder das erste Federblattteil (4) und das zweite Federblattteil (5) sind zunächst als zwei einzelne Stücke hergestellt, die anschließend zum Realisieren des Federblattes (2) miteinander montiert sind.
Kunststoffblattfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federblatt (2) mehrere durch die Federblatteile (4, 5) begrenzte und in Längsrichtung (x) des Federblatts (2) einen Abstand zueinander aufweisende Innenräume (3) umfasst, in welchen die Federblatteile (4, 5) jeweils einen Abstand zueinander aufweisen, wobei der zweite Federblattteil (5) je Innenraum (3) mindestens ein oder genau ein in diesen hinein gekrümmtes Wellental (6) umfasst.
Kunststoffblattfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitelpunkt (S) jedes Wellentals (6) im Bereich des jeweiligen Innenraums (3) liegt.
Kunststoffblattfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Federblattteil (5) das Wellental (6) oder die Wellentäler (6) begrenzende Wellenberge (7) umfasst, wobei das oder jedes Wellental (6) zwischen den Wellenbergen (7) oder zwischen zwei benachbarten der Wellenberge (7) vorgesehen ist.
Kunststoffblattfeder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Federblattteil (5) an dem oder an jedem Wellental (6) einen geringeren Abstand zu dem ersten Federblattteil (4) aufweist als an den jeweils benachbarten Wellenbergen (7).
Kunststoffblattfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abstandshalter (8) eine den Abstand zwischen den Federblattteilen (4, 5) an dem jeweiligen Wellenberg (7) bestimmende Höhe (h1, h2, h3) aufweist, wobei die Höhen (h1, h2, h3) der Abstandshalter (8) mit zunehmendem Abstand von einem in Längsrichtung (x) des Federblatts (2) mittleren Bereich (13) des Federblatts (2) abnehmen.
Kunststoffblattfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federblattteile (4, 5) in dem oder einem in Längsrichtung (x) des Federblatts (2) mittleren Bereich (13) des Federblatts (2) durch ein Abstandselement (14) im Abstand zueinander gehalten und fest, insbesondere kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig, miteinander verbunden sind.
Kunststoffblattfeder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (14) in Längsrichtung (x) des Federblatts (2) zwischen zwei der Abstandshalter (8) angeordnet ist und eine den Abstand zwischen den Federblattteilen (4, 5) im mittleren Bereich (13) des Federblatts (2) bestimmende Höhe (h0) aufweist, die geringer, gleich hoch oder größer als bzw. wie die Höhe (h1) der benachbarten Abstandshalter (8) ist.
Kunststoffblattfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federblatt (2) bezüglich einer quer zu dessen Längsrichtung (x) verlaufenden Querebene (15) asymmetrisch oder spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.
Kunststoffblattfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Innenraum (3) einen Freiraum bildet oder mittels eines Füllmaterials ausgefüllt ist, insbesondere ist der Innenraum mittels einer Umhüllung vollständig oder teilweise verschlossen.
Kunststoffblattfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d1, d2) des ersten Federblattteils (4) und/oder des zweiten Federblattteils (5) in Längsrichtung (x) des Federblatts (2) variiert, insbesondere weist das Federblatt (2), vorzugsweise der erste Federblattteil (4) und der zweite Federblattteil (5), unterschiedliche Materialen, Kunststoffe, Fasern und/oder Faserorientierungen auf.