DE102019206465A1

DE102019206465A1 - Coupling device for the mechanical coupling of a leaf spring arrangement

Info

Publication number: DE102019206465A1
Application number: DE102019206465.5A
Authority: DE
Inventors: Rainer Souschek; Thomas Gerhards; Ralf Hintzen; Friedrich Wolf-Monheim
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-05-06
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung (10) zur mechanischen Kopplung einer Blattfederanordnung (90) an ein Fahrzeugteil (98). Die Kopplungsvorrichtung (10) beinhaltet zumindest zwei Spannbügel (12, 14), eine Klemmplatte (16) und einen mit dem Fahrzeugteil (98) koppelbaren Federsitz (24). Zwischen der Klemmplatte (16) und dem Federsitz (24) ist ein Raum zur Aufnahme eines Teils der Blattfederanordnung (90) ausgebildet. Die Spannbügel (12, 14) sind dazu vorgesehen, die Klemmplatte (16) und den Federsitz (24) in einem Einbauzustand mit einer aufeinander zu gerichteten, vorbestimmten Presskraft zu beaufschlagen. Erfindungsgemäß enthält die Kopplungsvorrichtung (10) zumindest einen zusammenhängenden Volumenbereich (30), der eine Hohlraumstruktur (32) aufweist und infolgedessen im Vergleich zu einem Volumenbereich des gleichen Materials mit unterschiedlicher Dichte eine veränderte mechanische Festigkeit besitzt.The invention relates to a coupling device (10) for mechanically coupling a leaf spring arrangement (90) to a vehicle part (98). The coupling device (10) contains at least two clamping brackets (12, 14), a clamping plate (16) and a spring seat (24) that can be coupled to the vehicle part (98). A space for receiving part of the leaf spring arrangement (90) is formed between the clamping plate (16) and the spring seat (24). The clamping brackets (12, 14) are provided to act on the clamping plate (16) and the spring seat (24) in an installed state with a predetermined pressing force directed towards one another. According to the invention, the coupling device (10) contains at least one contiguous volume area (30) which has a cavity structure (32) and consequently has a changed mechanical strength compared to a volume area of the same material with a different density.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung zur mechanischen Kopplung einer Blattfederanordnung an ein Fahrzeugteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a coupling device for mechanically coupling a leaf spring arrangement to a vehicle part according to the preamble of claim 1.

Im Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik ist es bekannt, Radaufhängungen mit elastischen Federelementen zwischen einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs als gefedertem Objekt und Rädern des Fahrzeugs als ungefederten Objekten einzusetzen, um einen Fahrkomfort von Fahrzeuginsassen zu erhöhen, indem von Bodenunebenheiten verursachte Stöße nicht unmittelbar auf die Karosserie übertragen werden. Ferner kann ein für eine Kraftübertragung erforderlicher Bodenkontakt der Räder auch bei Bodenunebenheiten gewährleistet werden. Durch Bodenunebenheiten angeregte Schwingungen der Karosserie werden in bekannter Weise durch eine Verwendung von Stoßdämpfern gedämpft, die zwischen der Karosserie und Radachsen angeordnet sind. Die elastischen Federelemente können dabei beispielsweise von elastischen Spiralfedern gebildet und integraler Bestandteil der Stoßdämpfer sein.In the field of motor vehicle technology, it is known to use wheel suspensions with elastic spring elements between a body of a motor vehicle as a sprung object and wheels of the vehicle as unsprung objects in order to increase the driving comfort of vehicle occupants by not directly transferring shocks caused by uneven floors to the body. Furthermore, a ground contact of the wheels, which is necessary for a power transmission, can be ensured even with uneven ground. Vibrations of the body caused by uneven floors are dampened in a known manner by using shock absorbers which are arranged between the body and wheel axles. The elastic spring elements can for example be formed by elastic spiral springs and be an integral part of the shock absorber.

Im Gebiet der Federung von Kraftfahrzeugen ist ferner die Verwendung einer Blattfeder oder von Blattfederanordnungen in Radaufhängungen bekannt. Eine Blattfeder ist im Allgemeinen als ein gebogener länglicher Stab mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Zur Herstellung von Blattfedern oder Blattfederanordnungen ist eine Verwendung von Stahl oder, zwecks Gewichtsersparnis, eines Verbundwerkstoffes im Stand der Technik bekannt.In the field of suspension of motor vehicles, the use of a leaf spring or leaf spring arrangements in wheel suspensions is also known. A leaf spring is generally designed as a curved elongated rod with a rectangular cross section. For the production of leaf springs or leaf spring arrangements, the use of steel or, in order to save weight, a composite material is known in the prior art.

Weiterhin ist bekannt, die Blattfeder oder die Blattfederanordnung als Querblattfeder senkrecht zu einer Geradeaus-Fahrtrichtung eines Fahrzeugs anzuordnen. Dabei kann die Querblattfederanordnung einerseits am Fahrzeugchassis und jedes ihrer Enden kann an einer Komponente der Radaufhängung befestigt sein.It is also known to arrange the leaf spring or the leaf spring arrangement as a transverse leaf spring perpendicular to a straight-ahead direction of travel of a vehicle. The transverse leaf spring arrangement can on the one hand be attached to the vehicle chassis and each of its ends can be attached to a component of the wheel suspension.

Zudem ist es bekannt, die Blattfeder oder die Blattfederanordnung als Längsblattfeder mit ihrer Erstreckungsrichtung parallel zu einer Geradeaus-Fahrtrichtung eines Fahrzeugs anzuordnen. Dabei kann die Längsblattfederanordnung einerseits mit ihren Enden am Fahrzeugchassis und andererseits in ihrem mittleren Bereich mittels einer Kopplungsvorrichtung an einer Fahrzeugachse befestigt sein.In addition, it is known to arrange the leaf spring or the leaf spring arrangement as a longitudinal leaf spring with its direction of extent parallel to a straight-ahead direction of travel of a vehicle. The ends of the longitudinal leaf spring arrangement can be attached to the vehicle chassis on the one hand and in its central region on the other hand to a vehicle axle by means of a coupling device.

Die Kopplungsvorrichtung zur mechanischen Kopplung der Blattfederanordnung an die Fahrzeugachse kann üblicherweise ein Paar von U-Schraubbügeln aus Stahl aufweisen, die in der (Vorwärts-)Fahrtrichtung beabstandet angeordnet sind und die Blattfederanordnung in ihrem mittleren Bereich umfassen. Zwischen der Blattfederanordnung und den U-Schraubbügeln bzw. zwischen der Blattfederanordnung und der Fahrzeugachse können Übergangselemente zur Anpassung angeordnet sein. Üblicherweise können die U-Schraubbügel Durchgangsbohrungen in der Fahrzeugachse durchdringen und durch Schraubenmuttern gesichert sein.The coupling device for mechanically coupling the leaf spring arrangement to the vehicle axle can usually have a pair of U-screw brackets made of steel, which are spaced apart in the (forward) direction of travel and encompass the leaf spring arrangement in their central area. Transition elements for adaptation can be arranged between the leaf spring arrangement and the U-screw brackets or between the leaf spring arrangement and the vehicle axle. The U-bolt bracket can usually penetrate through bores in the vehicle axle and be secured with screw nuts.

Das Übergangselement zwischen der Blattfederanordnung und dem U-förmigen Teil der U-Schraubbügel kann beispielsweise als Klemmplatte aus Stahl ausgebildet sein. Diese Art von Klemmplatte ist häufig als ein robustes und schweres Gussteil, beispielsweise für Nutzfahrzeuganwendungen, und oft nicht individuell konzipiert, sondern vielmehr derart ausgelegt, dass sie mit einem einzigen Design unterschiedliche Architekturen und deren Lastfälle durch einen dynamischen Fahrzeugbetrieb abdecken können. Dies führt zu einer entsprechend stark ausgebildeten und schweren Konstruktion mit hohem Gewicht für die unterschiedlichen Anwendungsvarianten, wobei an dem Übergangselement eine sehr ungleichmäßige Lastverteilung auftreten kann.The transition element between the leaf spring arrangement and the U-shaped part of the U-screw bracket can, for example, be designed as a steel clamping plate. This type of clamping plate is often a robust and heavy cast part, for example for commercial vehicle applications, and is often not designed individually, but rather designed in such a way that it can cover different architectures and their load cases through dynamic vehicle operation with a single design. This leads to a correspondingly strong and heavy construction with high weight for the different application variants, with a very uneven load distribution can occur on the transition element.

Zur Verhinderung eines Auftretens von Spitzenbelastungen am Übergangselement während eines dynamischen Fahrzeugbetriebs schlägt die CN 204437147 U eine Komponente für eine Fahrzeugaufhängung, insbesondere einen kombinierten Aufbau einer Blattfederklemme eines Schwerlastkippers, vor. Eine Schwerlast-Muldenkipper-Blattfederklemmanordnung beinhaltet eine U-förmige Blattfederklemme mit nahe der Öffnung der U-Form angeordneten seitlichen Montagelöchern und einem am Boden der U-Form angeordneten Loch und einen Klemmsitz, der zwischen den Schenkeln der U-förmigen Blattfederklemme beweglich angeordnet ist. Die beiden Enden des Klemmsitzes sind als Begrenzungsstrukturen zum Begrenzen einer Bewegung eines Mittelteils des Klemmsitzes zwischen den Schenkeln der U-förmigen Blattfederklemme konfiguriert. Der Zweck des am Boden angeordneten Lochs besteht darin, das unterste Stück der Blattfeder mit dem Klemmsitz und der Blattfederklemme mit einem Niet zu vernieten. Der Klemmsitz kann sich so entlang der Schenkel der U-förmigen Blattfederklemme auf und ab bewegen, um eine Einstellung entsprechend der Höhe der tatsächlichen Blattfeder zu ermöglichen. Die Blattfederklemme besteht aus einer Stahlplatte mit einer Dicke von 8 mm und einer Breite von 30 mm. Die Blattfederklemmanordnung beseitigt die Belastung an der Biegung der Stahlplatte der Klemme, erweitert das Designkonzept der Blattfederklemme und garantiert deren Lebensdauer.To prevent peak loads from occurring on the transition element during dynamic vehicle operation, the CN 204437147 U a component for a vehicle suspension, in particular a combined structure of a leaf spring clamp of a heavy-duty tipper. A heavy duty dump truck leaf spring clamp assembly includes a U-shaped leaf spring clamp with side mounting holes located near the opening of the U-shape and a hole located at the bottom of the U-shape and a clamping seat movably arranged between the legs of the U-shaped leaf spring clamp. The two ends of the press fit are configured as limiting structures for limiting movement of a central part of the press fit between the legs of the U-shaped leaf spring clip. The purpose of the bottom hole is to rivet the bottom piece of the leaf spring with the press fit and the leaf spring clip with a rivet. The press fit can thus move up and down along the legs of the U-shaped leaf spring clamp to allow adjustment according to the height of the actual leaf spring. The leaf spring clamp consists of a steel plate with a thickness of 8 mm and a width of 30 mm. The leaf spring clamp arrangement eliminates the stress on the bend in the steel plate of the clamp, expands the design concept of the leaf spring clamp and guarantees its service life.

Im Stand der Technik sind auf verschiedenen Gebieten der Technik Lösungen zur individuellen Anpassung der Festigkeit von Objekten an bestehende Festigkeitsanforderungen bekannt.In the prior art, solutions for individually adapting the strength of objects to existing strength requirements are known in various fields of technology.

So wird beispielsweise in der EP 2 937 019 B1 eine Körperstützstruktur vorgeschlagen, wie sie insbesondere in Sitzstrukturen Verwendung findet. Die Körperstützstruktur beinhaltet eine Membran, die einen ersten Bereich mit einer ersten Steifigkeit und einen zweiten Bereich mit einer zweiten Steifigkeit aufweist, wobei die zweite Steifigkeit größer als die erste Steifigkeit ist. Ferner weist die Membran elastomere Monofilamente auf, die mit Multifilamentgarn verwoben sind.For example, in the EP 2 937 019 B1 proposed a body support structure as it is used in particular in seat structures. The body support structure includes a membrane having a first region with a first stiffness and a second region with a second stiffness, the second stiffness being greater than the first stiffness. The membrane also has elastomeric monofilaments which are woven with multifilament yarn.

Die US 9,447,597 B2 schlägt eine Versteifungsvorrichtung mit variabler Steifigkeit vor, die als intelligenter struktureller Steuermechanismus eines Gebäudes eingesetzt wird, um das Gebäude vor starken Vibrationen und Bodenbewegungen zu schützen. Sie dient der Nachrüstung und Sanierung von Bauwerken, bei denen dynamische Lasten und Vibrationen aufgrund von Wind, Erdbeben und Bodenbewegungen auftreten. Die Verstrebungsvorrichtung mit variabler Steifigkeit beinhaltet einen rechteckigen Rahmen mit einem festen Viertelzylinder in jedem Winkel des rechteckigen Rahmens, ein Blattfederpaar, das an jedem Ende des rechteckigen Rahmens am festen Viertelzylinder befestigt ist, eine Stahlschiene, die oben in der Mitte des rechteckigen Rahmens befestigt ist, einen Kern, der an der Spitze jeder Blattfeder befestigt ist, wobei der Kern entlang der Stahlschiene gleiten kann, einen kubischen Kern, der in der Mitte des Kerns angeordnet ist, und ein Stangenkabel, das durch jedes Ende des rechteckigen Rahmens und des Kerns verläuft und am kubischen Kern endet, der in der Mitte des Kerns angeordnet ist. Die obige Maßnahme ist vorteilhaft, da sie vollständig mechanisch bei der Nachrüstung und Sanierung von Strukturen eingesetzt werden kann.The US 9,447,597 B2 proposes a stiffening device with variable stiffness which is used as an intelligent structural control mechanism of a building to protect the building from strong vibrations and ground movements. It is used for retrofitting and renovation of structures where dynamic loads and vibrations occur due to wind, earthquakes and ground movements. The variable stiffness bracing device includes a rectangular frame with a fixed quarter cylinder at each corner of the rectangular frame, a pair of leaf springs attached to the fixed quarter cylinder at each end of the rectangular frame, a steel rail attached to the top center of the rectangular frame, a core attached to the tip of each leaf spring, the core being slidable along the steel rail, a cubic core located in the center of the core, and a rod cable passing through each end of the rectangular frame and core and ends at the cubic core, which is arranged in the middle of the core. The above measure is advantageous because it can be used completely mechanically in the retrofitting and renovation of structures.

Auch für das Material der Blattfeder selbst sind Lösungen zur Einrichtung von Bereichen mit unterschiedlicher Festigkeit bekannt.Solutions for establishing areas with different strengths are also known for the material of the leaf spring itself.

So stellt etwa die US 2009/0139615 A1 ein Blattfedermaterial bereit, das hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften überlegen ist, und schlägt ein Herstellungsverfahren für das Blattfedermaterial vor, das in der Lage ist, diese Eigenschaften durch Induktionshärten zuverlässig zu erreichen. Das Herstellungsverfahren des Blattfedermaterials umfasst die Schritte des Aufbringens einer Zugspannung auf eine erste Oberfläche entlang der Längsrichtung der ersten Oberfläche und einer Druckspannung auf einer zweiten Oberfläche entlang der Längsrichtung der zweiten Oberfläche einer im Wesentlichen streifenförmigen Stahlplatte, und einen Schritt des Unterziehens der ersten Oberfläche einem Induktionshärteprozess. Bei diesem Induktionshärten wird eine induktionsgehärtete Struktur mit einer höheren durchschnittlichen Härte als die einer Grundmaterialstruktur in der Nähe der zweiten Oberfläche, die Martensit und fein und gleichmäßig verteiltes Austenit enthält, auf eine Oberflächenschicht in der Nähe der ersten Oberfläche aufgebracht.This is how the US 2009/0139615 A1 provides a leaf spring material superior in mechanical properties, and proposes a manufacturing method for the leaf spring material capable of reliably achieving these properties by induction hardening. The manufacturing method of the leaf spring material comprises the steps of applying a tensile stress to a first surface along the longitudinal direction of the first surface and a compressive stress to a second surface along the longitudinal direction of the second surface of a substantially strip-shaped steel plate, and a step of subjecting the first surface to an induction hardening process . In this induction hardening, an induction hardened structure having an average hardness higher than that of a base material structure near the second surface, including martensite and austenite finely and evenly distributed, is applied to a surface layer near the first surface.

Weiterhin sind im Stand der Technik Verfahren der Additiven Fertigung (englisch: Additive Manufacturing (AM)) bekannt, mit deren Hilfe es ermöglicht ist, metallische Objekte mit Strukturbereichen herzustellen, die mit konventionellen Fertigungsmethoden nicht erreichbar sind und die aufgrund ihrer besonderen Struktur grundsätzlich unterschiedliche Festigkeiten aufweisen können.Furthermore, additive manufacturing (AM) methods are known in the prior art, with the help of which it is possible to manufacture metallic objects with structural areas that cannot be achieved with conventional manufacturing methods and that have fundamentally different strengths due to their special structure can have.

Die WO 2014/071135 A1 beschreibt ein additives Fertigungsverfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Objekts. Das Verfahren und die Vorrichtung beinhalten ein Anwenden einer gepulsten Laserenergie auf eine erste Menge eines Pulvermaterials auf einem Substrat, um so Partikel des Pulvermaterials in eine erste Schicht auf dem Substrat zu verschmelzen, und dann mindestens eine zusätzliche Schicht auf der ersten Schicht durch Anwenden einer gepulsten Laserenergie auf mindestens eine zweite Menge des Pulvermaterials auf der ersten Schicht zu formen, um Partikel des Pulvermaterials in die zumindest eine zusätzliche Schicht auf der ersten Schicht einzuschmelzen. Die gepulste Laserenergie wird auf kontrollierte Weise angewendet, so dass die Erstarrungsdynamik der ersten und zweiten Menge des Pulvermaterials abgeändert wird, um mindestens eine Mikrostrukturcharakteristik der ersten und der zusätzlichen Schicht zu fördern. Es wird davon ausgegangen, dass der Einfluss der Steuerung der Pulslaser-Energie auf die Erstarrungsdynamik des Materials die zeitlichen und räumlichen Wärmegradienten beeinflusst, die durch die Energieabscheidung in das Material eingeleitet werden. Die resultierenden transienten, lokalen, temperaturabhängigen Materialeigenschaften korrespondieren mit dem Wärmegradienten und der daraus resultierenden physikalischen Reaktion oder den mikrostrukturellen Eigenschaften des Materials. Dadurch können Materialeigenschaften wie Zähigkeit (z.B. Bruchzähigkeit), Duktilität, Kriechbeständigkeit und Zwischentemperaturfestigkeit beeinflusst werden.The WO 2014/071135 A1 describes an additive manufacturing method and a device for manufacturing an object. The method and apparatus include applying pulsed laser energy to a first amount of powder material on a substrate so as to fuse particles of the powder material into a first layer on the substrate, and then applying at least one additional layer on the first layer by applying a pulsed one Shaping laser energy on at least a second amount of the powder material on the first layer to fuse particles of the powder material into the at least one additional layer on the first layer. The pulsed laser energy is applied in a controlled manner so that the solidification dynamics of the first and second amounts of powder material are modified to promote at least one microstructure characteristic of the first and additional layers. It is assumed that the influence of the control of the pulsed laser energy on the solidification dynamics of the material influences the temporal and spatial thermal gradients that are introduced into the material by the energy deposition. The resulting transient, local, temperature-dependent material properties correspond to the thermal gradient and the resulting physical reaction or the microstructural properties of the material. In this way, material properties such as toughness (e.g. fracture toughness), ductility, creep resistance and intermediate temperature resistance can be influenced.

Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Bereich der Kopplungsvorrichtungen zur mechanischen Kopplung einer Blattfederanordnung an ein Fahrzeugteil, insbesondere an eine Fahrzeugachse, noch Raum für Verbesserungen.In view of the prior art shown, the area of coupling devices for mechanically coupling a leaf spring arrangement to a vehicle part, in particular to a vehicle axle, still offers room for improvement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kopplungsvorrichtung zur mechanischen Kopplung einer Blattfederanordnung an ein Fahrzeugteil, insbesondere an eine Fahrzeugachse, bereitzustellen, die bestehende Festigkeitsanforderungen bei geringerem Eigengewicht erfüllt.The invention is based on the object of providing a coupling device for mechanically coupling a leaf spring arrangement to a vehicle part, in particular to a vehicle axle, which meets existing strength requirements with a lower dead weight.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Kopplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.According to the invention, the object is achieved by a coupling device with the features of Claim 1 solved. Further, particularly advantageous embodiments of the invention are disclosed in the dependent subclaims.

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.It should be pointed out that the features and measures listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, particularly in connection with the figures.

Die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung zur mechanischen Kopplung einer Blattfederanordnung an ein Fahrzeugteil beinhaltet zumindest zwei Spannbügel, eine Klemmplatte und einen mit dem Fahrzeugteil koppelbaren Federsitz. Die zumindest zwei Spannbügel sind in Erstreckungsrichtung der Blattfederanordnung parallel beabstandet angeordnet. Die Klemmplatte ist mit den Spannbügeln wirkverbunden angeordnet. Der Federsitz ist mit den Spannbügeln wirkverbindbar. Zwischen der Klemmplatte und dem Federsitz ist ein Raum zur Aufnahme eines Teils zumindest eines Blattfederelements der Blattfederanordnung ausgebildet. Die Spannbügel sind dazu vorgesehen, die Klemmplatte und den Federsitz in einem Einbauzustand der Kopplungsvorrichtung mit einer aufeinander zu gerichteten, vorbestimmten Presskraft zu beaufschlagen.The coupling device according to the invention for the mechanical coupling of a leaf spring arrangement to a vehicle part includes at least two clamping brackets, a clamping plate and a spring seat which can be coupled to the vehicle part. The at least two clamping brackets are arranged spaced apart in parallel in the direction of extent of the leaf spring arrangement. The clamping plate is arranged to be operatively connected to the clamps. The spring seat can be effectively connected to the clamps. A space for receiving part of at least one leaf spring element of the leaf spring arrangement is formed between the clamping plate and the spring seat. The clamps are provided for the purpose of applying a predetermined pressing force directed towards one another to the clamping plate and the spring seat when the coupling device is installed.

Dabei enthält die Kopplungsvorrichtung zumindest einen zusammenhängenden Volumenbereich, der eine Hohlraumstruktur aufweist und infolgedessen im Vergleich zu einem Volumenbereich des gleichen Materials mit unterschiedlicher Dichte eine veränderte mechanische Festigkeit besitzt.In this case, the coupling device contains at least one contiguous volume area which has a cavity structure and consequently has a different mechanical strength compared to a volume area of the same material with a different density.

Unter dem Begriff „Erstreckungsrichtung“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere die Richtung einer Linie verstanden werden, die die Enden der Blattfederanordnung verbindet, wobei die Linie parallel zu einer Kante der Blattfederanordnung verläuft. Unter dem Begriff „wirkverbindbar“ bzw. „wirkverbunden“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass wirkverbundene Objekte derart miteinander verbunden sind, dass eine Übertragung einer Kraft und/oder eines Drehmoments und/oder eines Torsionsmomentes zwischen den Objekten möglich ist. Die Übertragung kann dabei sowohl durch direkten Kontakt als auch mittelbar, durch zumindest ein Zwischenelement, erfolgen. Unter dem Begriff „dazu vorgesehen“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere speziell dafür ausgelegt oder angeordnet verstanden werden. Unter dem Begriff „Hohlraumstruktur“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere eine Materialstruktur verstanden werden, die eine Vielzahl von miteinander verbundenen Strukturelementen beinhaltet, zwischen denen Hohlräume ausgebildet sind. Der zusammenhängende Volumenbereich kann eine zumindest teilweise geschlossene äußere Umhüllung aufweisen. Der zusammenhängende Volumenbereich kann auch von einer gedachten Umhüllung begrenzt sein, wobei einige der miteinander verbundenen Strukturelemente an die gedachte Umhüllung angrenzen. Beispielsweise kann die Hohlraumstruktur in der Art eines Fachwerks ausgebildet sein.In the context of the invention, the term “direction of extent” is to be understood in particular as the direction of a line which connects the ends of the leaf spring arrangement, the line running parallel to an edge of the leaf spring arrangement. In this context, the term “operatively connected” or “operatively connected” is to be understood in particular to mean that operatively connected objects are connected to one another in such a way that a force and / or torque and / or torsional moment can be transmitted between the objects. The transmission can take place either through direct contact or indirectly, through at least one intermediate element. In the context of the invention, the term “intended for this purpose” is to be understood in particular to be specifically designed or arranged for this purpose. In the context of the invention, the term “cavity structure” is to be understood as meaning, in particular, a material structure which contains a multiplicity of structural elements connected to one another, between which cavities are formed. The contiguous volume area can have an at least partially closed outer envelope. The contiguous volume area can also be delimited by an imaginary envelope, some of the structural elements connected to one another adjoining the imaginary envelope. For example, the cavity structure can be designed in the manner of a framework.

Auf diese Weise kann eine Kopplungsvorrichtung zur mechanischen Kopplung einer Blattfederanordnung an ein Fahrzeugteil bereitgestellt werden, bei dem ein Materialeinsatz derart optimiert ist, dass das zur Erfüllung bestehender Festigkeitsanforderungen notwendige Material an geeigneten Positionen eingesetzt und gleichzeitig insgesamt das Eigengewicht der Kopplungsvorrichtung wesentlich reduziert ist.In this way, a coupling device for mechanically coupling a leaf spring arrangement to a vehicle part can be provided in which the use of material is optimized in such a way that the material necessary to meet existing strength requirements is used in suitable positions and at the same time the overall weight of the coupling device is significantly reduced.

Der Volumenbereich des gleichen Materials kann zu dem zumindest einen Volumenbereich mit Hohlraumstruktur benachbart bzw. an diesen angrenzend angeordnet sein.The volume area of the same material can be arranged adjacent to or adjacent to the at least one volume area with a cavity structure.

Bevorzugt ist die Erfindung zur mechanischen Kopplung einer Blattfederanordnung an ein Fahrzeugteil anwendbar, das als Fahrzeugachse ausgebildet ist. Unter einem „Fahrzeug“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Kraftomnibus verstanden werden.The invention can preferably be used for the mechanical coupling of a leaf spring arrangement to a vehicle part which is designed as a vehicle axle. In the context of this invention, a “vehicle” is to be understood as meaning, in particular, a passenger car, a truck or a motor bus.

Bevorzugt kann zumindest der zumindest eine zusammenhängende Volumenbereich mit Hohlraumstruktur durch ein Verfahren der additiven Fertigung hergestellt sein. Ein zu dem zumindest einen zusammenhängenden Volumenbereich mit Hohlraumstruktur benachbarter Volumenbereich des gleichen Materials mit unterschiedlicher Dichte kann ebenfalls durch ein Verfahren der additiven Fertigung hergestellt sein. Er kann grundsätzlich aber auch durch ein konventionelles Verfahren wie beispielsweise ein Gießverfahren hergestellt sein, wobei die beiden Volumenbereiche durch ein Fügeverfahren nachträglich zusammengefügt werden.At least the at least one contiguous volume region with a cavity structure can preferably be produced by an additive manufacturing method. A volume area of the same material with a different density and adjacent to the at least one contiguous volume area with a cavity structure can also be produced by an additive manufacturing method. In principle, however, it can also be produced by a conventional process such as a casting process, for example, the two volume areas being subsequently joined together by a joining process.

Additive Fertigung beinhaltet die Produktion von Teilen durch einen schichtweisen Aufbau von Material, das als formloser Werkstoff vorliegt, und benötigt keine bauteilspezifischen Werkzeuge. Beispiele für derartige formlose Rohstoffe sind Metall- und Keramikpulver und thermoplastische Kunststoffmaterialien und Kunstharze.Additive manufacturing involves the production of parts by building up material in layers, which is a formless material and does not require any component-specific tools. Examples of such shapeless raw materials are metal and ceramic powders and thermoplastic plastic materials and synthetic resins.

Aus dem Stand der Technik ist der 3-D-Druck von Objekten aus metallischen Werkstoffen als Verfahren der Additiven Fertigung bekannt. Bei einem solchen 3-D-Druck üblicherweise angewandte Verfahren sind beispielsweise das selektive Laserschmelzen (Selective Laser Melting (SLM)) und das selektive Laser-Sintern (Selective Laser Sintering (SLS)). Bei beiden Verfahren wird der in Pulverform vorliegende metallische Werkstoff mittels einer Walze oder eines Rakels aus einem Vorratsbehälter in einer dünnen Schicht flächig auf einer Grundplatte eines 3-D-Druckers aufgebracht und mit einem Laserstrahl an vorbestimmten Stellen lokal geschmolzen, wobei das Material anschließend rasch erstarrt. Üblicherweise wird die Grundplatte anschließend um den Betrag der Schichtdicke abgesenkt und eine neue Pulverschicht auf der Grundplatte aufgebracht. Diese Vorgänge werden wiederholt, bis das gewünschte Werkstück fertiggestellt ist. Das nicht umgeschmolzene Pulver kann nach Fertigstellung des Werkstücks in der Regel wieder in den Vorratsbehälter rückgeführt werden.The 3-D printing of objects made of metallic materials as a method of additive manufacturing is known from the prior art. Methods commonly used in such 3-D printing are, for example, selective laser melting (SLM) and Selective Laser Sintering (SLS). In both processes, the metallic material in powder form is applied to a base plate of a 3-D printer in a thin layer by means of a roller or a doctor blade from a storage container and locally melted at predetermined points with a laser beam, the material then solidifying quickly . Usually the base plate is then lowered by the amount of the layer thickness and a new powder layer is applied to the base plate. These processes are repeated until the desired workpiece is completed. The powder that has not been remelted can usually be returned to the storage container after the workpiece has been completed.

Bevorzugt ist die Hohlraumstruktur von einer 3-D-Gitterstruktur gebildet, deren Gitterabmessungen nach zumindest einer vorbestimmten Regel festgelegt sind.The cavity structure is preferably formed by a 3-D lattice structure, the lattice dimensions of which are defined according to at least one predetermined rule.

Unter dem Begriff „Gitterstruktur“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere eine Struktur aus Elementarzellen verstanden werden. Eine Geometrie der Gitterstruktur kann durch Abmessungen der Elementarzellen in drei voneinander unabhängigen Raumrichtungen definiert werden, die durch vorbestimmten Regeln festgelegt sind.In the context of the invention, the term “lattice structure” is to be understood as meaning in particular a structure made up of unit cells. A geometry of the lattice structure can be defined by dimensions of the unit cells in three mutually independent spatial directions, which are determined by predetermined rules.

Beispielsweise kann eine vorbestimmte Regel festlegen, dass Abmessungen der Elementarzellen in einer bestimmten Raumrichtung gleich sind, während einer weitere vorbestimmte Regel festlegen kann, dass Abmessungen der Elementarzellen in einer weiteren Raumrichtung in linearer Weise ab- bzw. zunehmen. Auf diese Weise können vielerlei Möglichkeiten zur Auslegung der Gitterstruktur und damit zur Veränderung einer eingesetzten Materialmenge und Einstellung einer gewünschten mechanischen Festigkeit bereitgestellt werden.For example, a predetermined rule can stipulate that dimensions of the unit cells are the same in a certain spatial direction, while a further predetermined rule can stipulate that dimensions of the unit cells decrease or increase in a further spatial direction in a linear manner. In this way, many possibilities for designing the lattice structure and thus for changing the amount of material used and setting a desired mechanical strength can be provided.

In bevorzugten Ausführungsformen der Kopplungsvorrichtung bildet der eine Hohlraumstruktur aufweisende Volumenbereich oder einer der eine Hohlraumstruktur aufweisenden Volumenbereiche einen Teil der Klemmplatte, wodurch die zuvor erwähnten Vorteile erreicht werden können.In preferred embodiments of the coupling device, the volume region having a cavity structure or one of the volume regions having a cavity structure forms part of the clamping plate, whereby the advantages mentioned above can be achieved.

Zusätzlich oder alternativ bildet in bevorzugten Ausführungsformen der Kopplungsvorrichtung der eine Hohlraumstruktur aufweisende Volumenbereich oder einer der eine Hohlraumstruktur aufweisenden Volumenbereiche einen Teil der Spannbügel, wodurch die zuvor erwähnten Vorteile erreicht werden können.Additionally or alternatively, in preferred embodiments of the coupling device, the volume region having a cavity structure or one of the volume regions having a cavity structure forms part of the clamps, whereby the aforementioned advantages can be achieved.

Bevorzugt weist die Klemmplatte Endbereiche auf, die mit den Spannbügeln wirkverbunden sind, wobei die Endbereiche eine im Vergleich zu einem zwischen den Endbereichen angeordneten Mittelbereich der Klemmplatte größere Querschnittsfläche mit einer senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Blattfederanordnung gemessenen größeren Abmessung aufweisen. Auf diese Weise kann eine effektive Wirkverbindung zwischen der Klemmplatte und den Spannbügeln hergestellt werden, wobei gleichzeitig die Menge des eingesetzten Materials gering gehalten werden kann.The clamping plate preferably has end regions which are operatively connected to the tensioning brackets, the end regions having a larger cross-sectional area compared to a central region of the clamping plate arranged between the end regions with a larger dimension measured perpendicular to the direction of extension of the leaf spring arrangement. In this way, an effective operative connection can be established between the clamping plate and the clamping brackets, while at the same time the amount of material used can be kept low.

In bevorzugten Ausführungsformen der Kopplungsvorrichtung sind die Querschnittsflächen der Endbereiche der Klemmplatte in einem Längsschnitt von einem Kreisbogen begrenzt. Auf diese Weise kann ein weiterer Freiheitsgrad für die Auslegung der Kopplungsvorrichtung zur Erfüllung einer gewünschten Lastverteilung bereitgestellt werden.In preferred embodiments of the coupling device, the cross-sectional areas of the end regions of the clamping plate are delimited by an arc in a longitudinal section. In this way, a further degree of freedom can be provided for the design of the coupling device to meet a desired load distribution.

In bevorzugten Ausführungsformen der Kopplungsvorrichtung sind die Querschnittsflächen der Endbereiche der Klemmplatte in einem Längsschnitt von Teilen einer Trapezform begrenzt. Auf diese Weise kann ein weiterer Freiheitsgrad für die Auslegung der Kopplungsvorrichtung zur Erfüllung einer gewünschten Lastverteilung bereitgestellt werden.In preferred embodiments of the coupling device, the cross-sectional areas of the end regions of the clamping plate are delimited in a longitudinal section by parts of a trapezoidal shape. In this way, a further degree of freedom can be provided for the design of the coupling device to meet a desired load distribution.

Grundsätzlich können die Klemmplatte und die zumindest zwei Spannbügel als getrennte Komponenten ausgebildet sein.In principle, the clamping plate and the at least two clamping brackets can be designed as separate components.

Bevorzugt sind die Klemmplatte und die zumindest zwei Spannbügel einstückig ausgebildet. Beispielsweise können die Klemmplatte und die zumindest zwei Spannbügel während derselben Anwendung eines Verfahrens der additiven Fertigung hergestellt sein, wodurch Rüst- und Montagezeiten eingespart werden können und eine vorbestimmte Positionierung bzw. Orientierung der zumindest zwei Spannbügel relativ zur Klemmplatte mit hoher Genauigkeit eingehalten werden kann.The clamping plate and the at least two clamping brackets are preferably designed in one piece. For example, the clamping plate and the at least two clamping brackets can be produced during the same application of an additive manufacturing method, which saves set-up and assembly times and a predetermined positioning or orientation of the at least two clamping brackets relative to the clamping plate can be maintained with high accuracy.

Wenn in der Klemmplatte in einer Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Blattfederanordnung zumindest eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist, kann das Eigengewicht der Kopplungsvorrichtung vorteilhaft weiter reduziert werden.If at least one through opening is formed in the clamping plate in a direction perpendicular to the extension direction of the leaf spring arrangement, the weight of the coupling device can advantageously be further reduced.

In bevorzugten Ausführungsformen der Kopplungsvorrichtung weist jeder der zumindest zwei Spannbügel an jedem Ende einen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Blattfederanordnung angeordneten Gewindebolzen als integralen Bestandteil auf. Die Gewindebolzen können beispielsweise während derselben Anwendung eines Verfahrens der Additiven Fertigung zur Fertigung der Spannbügel hergestellt sein, wodurch weitere Rüst- und Montagezeiten eingespart werden können. Eine vorbestimmte Positionierung bzw. Orientierung der Gewindebolzen relativ zur Klemmplatte kann mit hoher Genauigkeit eingehalten werden und erleichtert die Montage, bei der zur Beaufschlagung der Klemmplatte und des Federsitzes und des dazwischen angeordneten Blattfederelements der Blattfederanordnung mit einer aufeinander zu gerichteten, vorbestimmten Presskraft Schraubenmuttern mit einem vorbestimmten Drehmoment auf die Gewindebolzen geschraubt werden können.In preferred embodiments of the coupling device, each of the at least two clamping brackets has a threaded bolt arranged perpendicular to the direction of extension of the leaf spring arrangement as an integral component at each end. The threaded bolts can, for example, be manufactured during the same application of an additive manufacturing method for manufacturing the clamping brackets, whereby further set-up and assembly times can be saved. A predetermined positioning or orientation of the threaded bolts relative to the clamping plate can be maintained with high accuracy and facilitates assembly, in which, in order to act on the clamping plate and the spring seat and the leaf spring element of the leaf spring arrangement arranged therebetween, with a predetermined pressing force directed towards one another, screw nuts can be screwed onto the threaded bolts with a predetermined torque.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen

1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung in einem Einbauzustand,
2 eine schematische Darstellung der möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß der 1 in drei Ansichten der Normalprojektion,
3 eine schematische Darstellung einer ersten alternativen möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung in zwei Ansichten der Normalprojektion,
4 eine schematische Darstellung einer zweiten alternativen möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung in zwei Ansichten der Normalprojektion, und
5 eine schematische Darstellung einer dritten alternativen möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung in drei Ansichten der Normalprojektion.

Further advantageous embodiments of the invention are disclosed in the subclaims and the following description of the figures. Show it

1 a schematic, perspective illustration of a possible embodiment of the coupling device according to the invention in an installed state,
2 a schematic representation of the possible embodiment of the coupling device according to the invention according to FIG 1 in three views of normal projection,
3 a schematic representation of a first alternative possible embodiment of the coupling device according to the invention in two views of the normal projection,
4th a schematic representation of a second alternative possible embodiment of the coupling device according to the invention in two views of the normal projection, and
5 a schematic representation of a third alternative possible embodiment of the coupling device according to the invention in three views of the normal projection.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numerals, which is why they are usually only described once.

1 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 10 in einem Einbauzustand. Die Kopplungsvorrichtung 10 ist zur mechanischen Kopplung einer Blattfederanordnung 90 an ein Fahrzeugteil 98 vorgesehen, das als starre Hinterachse eines Lastkraftwagens ausgebildet ist. 1 shows a schematic, perspective illustration of a possible embodiment of the coupling device according to the invention 10 in an installed state. The coupling device 10 is for the mechanical coupling of a leaf spring arrangement 90 to a vehicle part 98 provided, which is designed as a rigid rear axle of a truck.

Die Blattfederanordnung 90 ist als Längs-Blattfederanordnung ausgebildet und dient zur Federung einer Karosserie des Lastkraftwagens. Eine identisch aufgebaute Blattfederanordnung 90 ist symmetrisch auf der gegenüberliegenden Seite der Hinterachse des Lastkraftwagens vorgesehen (nicht dargestellt).The leaf spring arrangement 90 is designed as a longitudinal leaf spring arrangement and is used to suspend a body of the truck. An identically constructed leaf spring arrangement 90 is provided symmetrically on the opposite side of the rear axle of the truck (not shown).

Die Blattfederanordnung 90 beinhaltet ein länglich ausgebildetes Blattfederelement 92, das zu einem überwiegenden Anteil aus einem Faser-Kunststoff-Verbund besteht. Der Faser-Kunststoff-Verbund kann als kohlenstofffaserverstärktes Epoxidharz (CFK) ausgeführt sein. In anderen Ausführungsformen kann der Faser-Kunststoff-Verbund Verstärkungsfasern aus zumindest einer von Kohlenstofffasern, Glasfasern und/oder Aramidfasern enthalten, und eine Kunststoffmatrix des Faser-Kunststoff-Verbunds kann zumindest einen Kunststoff aus Polyesterharz, Epoxidharz und einem Kunststoff der Polyamidgruppe enthalten. Das länglich ausgebildete Blattfederelement 92 liegt in dem in der 1 dargestellten Einbauzustand in einer Ebene, die senkrecht zur Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Eine Erstreckungsrichtung 96 der Blattfederanordnung 90 ist dabei im Wesentlichen parallel zu einer Vorwärts-Fahrtrichtung 102 des Lastkraftwagens angeordnet, die in der 1 von rechts nach links verläuft. Das Blattfederelement 92 weist einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt auf, der entlang der Erstreckungsrichtung 96 variiert, um eine vorbestimmte Federkennlinie zu erzielen.The leaf spring arrangement 90 includes an elongated leaf spring element 92 , which mainly consists of a fiber-plastic composite. The fiber-plastic composite can be designed as a carbon fiber-reinforced epoxy resin (CFRP). In other embodiments, the fiber-plastic composite can contain reinforcing fibers made of at least one of carbon fibers, glass fibers and / or aramid fibers, and a plastic matrix of the fiber-plastic composite can contain at least one plastic made of polyester resin, epoxy resin and a plastic of the polyamide group. The elongated leaf spring element 92 lies in that in the 1 shown installed state in a plane which is arranged perpendicular to the rear axle of the motor vehicle. A direction of extension 96 the leaf spring arrangement 90 is essentially parallel to a forward direction of travel 102 of the truck arranged in the 1 runs from right to left. The leaf spring element 92 has a substantially rectangular cross section, which runs along the direction of extension 96 varies to achieve a predetermined spring characteristic.

2 zeigt eine schematische Darstellung der möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 10 gemäß der 1 in drei Ansichten (Vorderansicht, Seitenansicht, Draufsicht) der Normalprojektion. 2 shows a schematic representation of the possible embodiment of the coupling device according to the invention 10 according to the 1 in three views (front view, side view, top view) of the normal projection.

Die Kopplungsvorrichtung 10 zur mechanischen Kopplung der Blattfederanordnung 90 an die Hinterachse des Kraftfahrzeugs beinhaltet zwei in Erstreckungsrichtung 96 der Blattfederanordnung 90 parallel beabstandet angeordnete Spannbügel 12, 14. Die Spannbügel 12, 14 sind als U-Schraubbügel aus Stahl ausgebildet, mit Gewindebolzenenden 34, 36 ausgestattet und umfassen das Blattfederelement 92 in einem mittleren Bereich 94 (1).The coupling device 10 for mechanical coupling of the leaf spring arrangement 90 to the rear axle of the motor vehicle includes two in the direction of extent 96 the leaf spring arrangement 90 clamps arranged parallel and spaced apart 12 , 14th . The clamps 12 , 14th are designed as U-screw brackets made of steel, with threaded bolt ends 34 , 36 equipped and include the leaf spring element 92 in a middle area 94 ( 1 ).

Die Kopplungsvorrichtung 10 beinhaltet eine Klemmplatte 16 (2), die eine allgemein längliche Form aufweist und parallel zur Erstreckungsrichtung 96 der Blattfederanordnung 90 ausgerichtet ist. Die Klemmplatte 16 weist an ihren Enden jeweils einen Endbereich 20, 22 auf. Jeder der Endbereiche 20, 22 ist mit einem der Spannbügel 12, 14 wirkverbunden angeordnet, indem der geschlossene Teil des U-förmigen Schraubbügels mit einem der Endbereiche 20, 22 in mechanische Anlage gebracht ist. Zwecks Gewichtsersparnis und zur vereinfachten Zentrierung ist in der Klemmplatte 16 in einer Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung 96 der Blattfederanordnung 90 eine Durchgangsöffnung 38 in Form eines Rechtecks ausgebildet.The coupling device 10 includes a clamping plate 16 ( 2 ), which has a generally elongated shape and is parallel to the direction of extension 96 the leaf spring arrangement 90 is aligned. The clamp 16 has an end region at each of its ends 20th , 22nd on. Each of the end areas 20th , 22nd is with one of the clamps 12 , 14th arranged operatively connected by the closed part of the U-shaped screw bracket with one of the end areas 20th , 22nd is brought into mechanical system. In order to save weight and for easier centering is in the clamping plate 16 in a direction perpendicular to the direction of extension 96 the leaf spring arrangement 90 a through opening 38 designed in the shape of a rectangle.

Die Endbereiche 20, 22 weisen eine im Vergleich zu einem zwischen den Endbereichen 20, 22 angeordneten Mittelbereich 18 der Klemmplatte 16 größere Querschnittsfläche mit einer senkrecht zur Erstreckungsrichtung 96 der Blattfederanordnung 90 gemessenen größeren Abmessung auf. Die Querschnittsfläche liegt in der Zeichenebene der Seitenansicht (2, rechts oben).The end areas 20th , 22nd exhibit one versus one between the end regions 20th , 22nd arranged central area 18th the clamping plate 16 larger cross-sectional area with a perpendicular to the direction of extent 96 the leaf spring arrangement 90 measured larger dimension. The Cross-sectional area lies in the drawing plane of the side view ( 2 , top right).

Zudem weist die Kopplungsvorrichtung 10 einen Federsitz 24 auf, der mittels eines Übergangselements 100 mit der Hinterachse des Lastkraftwagens gekoppelt ist (1; in 2 zur Vereinfachung nicht dargestellt). Zwischen der Klemmplatte 16 und dem Federsitz 24 ist ein Raum zur Aufnahme eines Teils des mittleren Bereichs 94 des Blattfederelements 92 der Blattfederanordnung 90 ausgebildet, der in dem in der 1 dargestellten Einbauzustand von dem Teil des Blattfederelements 92 beinahe vollständig eingenommen wird.In addition, the coupling device 10 a spring seat 24 on, by means of a transition element 100 is coupled to the rear axle of the truck ( 1 ; in 2 not shown for the sake of simplicity). Between the clamping plate 16 and the spring seat 24 is a space to accommodate part of the central area 94 of the leaf spring element 92 the leaf spring arrangement 90 trained in the in the 1 shown installed state of the part of the leaf spring element 92 is taken almost completely.

Die Spannbügel 12, 14 durchdringen im Federsitz 24 und in dem Übergangselement 100 angelegte Durchgangsbohrungen. Mittels auf die U-Schraubbügel aufgeschraubter und mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogener Schraubenmuttern 26 sind die Klemmplatte 16 und der Federsitz 24 in dem dargestellten Einbauzustand mit einer aufeinander zu gerichteten, vorbestimmten Presskraft beaufschlagt, die auf das in einem Ruhezustand gekrümmte Blattfederelement 92 als mechanische Vorspannung übertragen wird. Durch die Schraubenmuttern 26 ist der Federsitz 24 mit den Spannbügeln 12, 14 ebenfalls wirkverbunden.The clamps 12 , 14th penetrate in the spring seat 24 and in the transition element 100 created through holes. By means of screw nuts screwed onto the U-screw bracket and tightened with a predetermined torque 26th are the clamping plate 16 and the spring seat 24 in the installation state shown, acted upon by a predetermined pressing force directed towards one another, which acts on the leaf spring element which is curved in a state of rest 92 is transmitted as mechanical bias. Through the nuts 26th is the spring seat 24 with the clamps 12 , 14th also functionally connected.

In dem Raum zwischen der Klemmplatte 16 und dem Federsitz 24 ist oberhalb und unterhalb des Blattfederelementes 92 jeweils eine Kunststoffplatte 28, beispielsweise aus ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), eingelegt, um eine Geräuschentwicklung durch die Wechselbelastung des Blattfederelementes 92 während eines Fahrbetriebs zu vermeiden und bestehende NVH (Noise, Vibration, Harshness)-Anforderungen zu erfüllen. Ein weiterer vorteilhafter technischer Effekt der Kunststoffplatte 28 ist die Minderung oder Verhinderung von Verschleiß aufgrund von relativen Mikro-Bewegungen zwischen der Klemmplatte 16 und dem Federsitz 24.In the space between the clamping plate 16 and the spring seat 24 is above and below the leaf spring element 92 one plastic plate each 28 , for example made of ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), inserted to prevent noise due to the alternating load on the leaf spring element 92 to avoid during driving operation and to meet existing NVH (noise, vibration, harshness) requirements. Another advantageous technical effect of the plastic plate 28 is the reduction or prevention of wear due to relative micro-movements between the clamping plate 16 and the spring seat 24 .

Die Klemmplatte 16 der Kopplungsvorrichtung 10 ist mit einem Verfahren der Additiven Fertigung, beispielsweise durch 3-D-Druck mittels selektiven Laserschmelzens (Selective Laser Melting (SLM)), einstückig hergestellt. Als Materialien können beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, AluminiumLegierungen wie AlSi10Mg, verschiedene Stahlsorten wie SS316L (1.4404) und/oder Titan bzw. Titanlegierungen verwendet werden. Es können aber auch andere Materialien, die dem Fachmann sinnvoll erscheinen, eingesetzt werden.The clamp 16 the coupling device 10 is manufactured in one piece using an additive manufacturing process, for example by 3-D printing using selective laser melting (SLM). Aluminum alloys such as AlSi10Mg, various types of steel such as SS316L (1.4404) and / or titanium or titanium alloys can be used as materials, for example, without being restricted to them. However, other materials that appear sensible to the person skilled in the art can also be used.

Die Kopplungsvorrichtung 10 enthält einen zusammenhängenden Volumenbereich 30, der eine Hohlraumstruktur 32 aufweist. Der zusammenhängende Volumenbereich 30 bildet einen Teil der Klemmplatte 16, nämlich den zwischen den Endbereichen 20, 22 angeordneten Mittelbereich 18. Die Hohlraumstruktur 32 des Volumenbereichs 30 ist mittels des 3-D-Drucks von einer 3-D-Gitterstruktur mit individuellen Gitterabmessungen gebildet. Die Gitterabmessungen sind nach vorbestimmten Regeln vor der Ausführung des 3-D-Drucks festgelegt.The coupling device 10 contains a contiguous volume area 30th having a cavity structure 32 having. The contiguous volume area 30th forms part of the clamping plate 16 , namely between the end regions 20th , 22nd arranged central area 18th . The cavity structure 32 the volume range 30th is formed by means of 3-D printing of a 3-D grid structure with individual grid dimensions. The grid dimensions are determined according to predetermined rules before the 3-D printing is carried out.

Infolge der Hohlraumstruktur 32 besitzt der Mittelbereich 18 der Klemmplatte 16 eine veränderte mechanische Festigkeit, die im Vergleich zu der mechanischen Festigkeit eines Volumenbereichs des gleichen Materials ohne Hohlraumstruktur in den Endbereichen 20, 22, d.h. mit höherer Dichte, reduziert ist. Auf diese Weise ist der Materialeinsatz für die Klemmplatte 16 an einer Stelle, für die niedrigere Festigkeitsanforderungen gelten, deutlich reduziert.As a result of the cavity structure 32 owns the middle area 18th the clamping plate 16 a changed mechanical strength, which is in comparison to the mechanical strength of a volume area of the same material without a cavity structure in the end areas 20th , 22nd , ie with a higher density, is reduced. In this way, the material used for the clamping plate 16 significantly reduced at a point for which lower strength requirements apply.

In den 3, 4 und 5 sind alternative mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gezeigt. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden im Folgenden nur Unterschiede zur Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung gemäß den 1 und 2 beschrieben.In the 3 , 4th and 5 alternative possible embodiments of the coupling device according to the invention are shown. To avoid repetition, only differences to the embodiment of the coupling device according to FIGS 1 and 2 described.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten alternativen möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 40 in zwei Ansichten der Normalprojektion. 3 shows a schematic representation of a first alternative possible embodiment of the coupling device according to the invention 40 in two views of normal projection.

Die Kopplungsvorrichtung 40 beinhaltet zwei in Erstreckungsrichtung 96 der Blattfederanordnung 90 parallel beabstandet angeordnete Spannbügel 42, 44. Die Spannbügel 42, 44 sind als U-Schraubbügel aus Stahl ausgebildet, die an ihren Enden Innengewinde aufweisen.The coupling device 40 includes two in the direction of extent 96 the leaf spring arrangement 90 clamps arranged parallel and spaced apart 42 , 44 . The clamps 42 , 44 are designed as U-screw brackets made of steel, which have internal threads at their ends.

Die Kopplungsvorrichtung 40 beinhaltet eine Klemmplatte 46, die an ihren Enden jeweils einen Endbereich 48, 50 aufweist. Jeder der Endbereiche 48, 50 ist mit einem der Spannbügel 42, 44 wirkverbunden angeordnet, indem der U-Schraubbügel an einem der Endbereiche 48, 50 einstückig angeformt ist.The coupling device 40 includes a clamping plate 46 that each have an end region at their ends 48 , 50 having. Each of the end areas 48 , 50 is with one of the clamps 42 , 44 arranged operatively connected by the U-screw bracket at one of the end areas 48 , 50 is integrally formed.

Die Endbereiche 48, 50 der Klemmplatte 46 weisen ebenfalls eine im Vergleich zu einem zwischen den Endbereichen 48, 50 angeordneten Mittelbereich 18 der Klemmplatte 46 größere Querschnittsfläche mit einer senkrecht zur Erstreckungsrichtung 96 der Blattfederanordnung 90 gemessenen größeren Abmessung auf. Die Querschnittsflächen der Endbereiche 48, 50 der Klemmplatte 46 sind in einem Längsschnitt von einem Kreisbogen begrenzt, wobei die Querschnittsfläche in der Zeichenebene der Seitenansicht liegt (3, rechts).The end areas 48 , 50 the clamping plate 46 also have one compared to one between the end regions 48 , 50 arranged central area 18th the clamping plate 46 larger cross-sectional area with a perpendicular to the direction of extent 96 the leaf spring arrangement 90 measured larger dimension. The cross-sectional areas of the end regions 48 , 50 the clamping plate 46 are bounded in a longitudinal section by an arc of a circle, the cross-sectional area lying in the plane of the drawing of the side view 3 , right).

Mittels von einer Unterseite durch die Durchgangsbohrungen im Federsitz 24 eingeführter, in die Innengewinde der Spannbügel 42, 44 eingeschraubter und mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogener Schraubenbolzen 52, 54 sind die Klemmplatte 46 und der Federsitz 24 in dem in der 3 dargestellten Einbauzustand mit einer aufeinander zu gerichteten, vorbestimmten Presskraft beaufschlagt, die auf das in einem Ruhezustand gekrümmte Blattfederelement 92 als mechanische Vorspannung übertragen wird. Durch die Schraubenbolzen 52, 54 ist der Federsitz 24 ebenfalls mit den Spannbügeln 42, 44 wirkverbunden.By means of an underside through the through holes in the spring seat 24 introduced into the internal thread of the clamping bracket 42 , 44 screwed in and tightened with a predetermined torque 52 , 54 are the clamping plate 46 and the spring seat 24 in the in the 3 The installation state shown is acted upon by a predetermined pressing force directed towards one another, which acts on the leaf spring element which is curved in a rest state 92 is transmitted as mechanical bias. Through the bolt 52 , 54 is the spring seat 24 also with the clamps 42 , 44 effectively connected.

Die Klemmplatte 46 und die Spannbügel 42, 44 der Kopplungsvorrichtung 40 sind mit einem Verfahren der Additiven Fertigung, beispielsweise durch 3-D-Druck mittels selektiven Laserschmelzens (Selective Laser Melting (SLM)), einstückig hergestellt.The clamp 46 and the clamps 42 , 44 the coupling device 40 are manufactured in one piece using an additive manufacturing process, for example by 3-D printing using selective laser melting (SLM).

Die Kopplungsvorrichtung 40 enthält mehrere individuell zusammenhängende Volumenbereiche 30, 56, 58, die jeweils eine Hohlraumstruktur aufweisen. Einer der zusammenhängenden Volumenbereiche 30 bildet einen Teil der Klemmplatte 46, nämlich den zwischen den Endbereichen 48, 50 angeordneten Mittelbereich 18. Jede der Hohlraumstrukturen der Volumenbereiche 30, 56, 58 ist mittels des 3-D-Drucks von einer 3-D-Gitterstruktur mit individuellen Gitterabmessungen gebildet. Die Gitterabmessungen sind nach vorbestimmten Regeln vor der Ausführung des 3-D-Drucks festgelegt.The coupling device 40 contains several individually connected volume areas 30th , 56 , 58 each having a cavity structure. One of the connected volume areas 30th forms part of the clamping plate 46 , namely between the end regions 48 , 50 arranged central area 18th . Each of the void structures of the volume areas 30th , 56 , 58 is formed by means of 3-D printing of a 3-D grid structure with individual grid dimensions. The grid dimensions are determined according to predetermined rules before the 3-D printing is carried out.

Je ein weiterer Volumenbereich 56, 58 der individuell zusammenhängenden Volumenbereiche 30, 56, 58 bildet einen Teil eines der Spannbügel 42, 44. Die Gitterabmessungen der Hohlraumstruktur der Volumenbereiche 56, 58 der Spannbügel 42, 44 sind nach vorbestimmten Regeln vor der Ausführung des 3-D-Drucks derart festgelegt, dass im Vergleich zur Hohlraumstruktur im Mittelbereich 18 der Klemmplatte 46 eine höhere Materialdichte und somit eine höhere Festigkeit erreicht wird.Another volume area each 56 , 58 of the individually connected volume areas 30th , 56 , 58 forms part of one of the clamps 42 , 44 . The lattice dimensions of the cavity structure of the volume areas 56 , 58 the clamp 42 , 44 are determined according to predetermined rules before the 3-D printing is carried out in such a way that in comparison to the cavity structure in the central area 18th the clamping plate 46 a higher material density and thus a higher strength is achieved.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten alternativen möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 60 in zwei Ansichten der Normalprojektion. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden im Folgenden nur Unterschiede zur Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung 40 gemäß der 3 beschrieben. 4th shows a schematic representation of a second alternative possible embodiment of the coupling device according to the invention 60 in two views of normal projection. To avoid repetition, only differences to the embodiment of the coupling device are described below 40 according to the 3 described.

Im Vergleich zur Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung 40 gemäß der 3 weist der Mittelbereich 68 der Klemmplatte 66 eine geringere Stärke auf, um einen Materialeinsatz weiter zu reduzieren. Außerdem sind die Querschnittsflächen der Endbereiche 62, 64 der Klemmplatte 66 in einem Längsschnitt von Teilen einer Trapezform 70 begrenzt, wobei die Querschnittsfläche in der Zeichenebene der Seitenansicht liegt (4, rechts).Compared to the embodiment of the coupling device 40 according to the 3 indicates the middle area 68 the clamping plate 66 a lower thickness in order to further reduce material usage. In addition, the cross-sectional areas of the end regions 62 , 64 the clamping plate 66 in a longitudinal section of parts of a trapezoidal shape 70 limited, whereby the cross-sectional area lies in the plane of the drawing of the side view ( 4th , right).

5 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten alternativen möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 80 in drei Ansichten der Normalprojektion. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden im Folgenden nur Unterschiede zur Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung 40 gemäß der 3 beschrieben. 5 shows a schematic representation of a third alternative possible embodiment of the coupling device according to the invention 80 in three views of normal projection. To avoid repetition, only differences to the embodiment of the coupling device are described below 40 according to the 3 described.

Im Vergleich zur Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung 40 gemäß der 3 weist die Kopplungsvorrichtung 80 gemäß der 5 Spannbügel 82, 84 auf, bei denen anstelle eines Innengewindes an jedem Ende ein senkrecht zur Erstreckungsrichtung 96 der Blattfederanordnung 90 angeordneter Gewindebolzen 86, 88 als integraler Bestandteil ausgebildet ist. Die Spannbügel 82, 84 sind gemeinsam mit dem Gewindebolzen 86, 88 in einem Verfahren der Additiven Fertigung, beispielsweise durch 3-D-Druck mittels selektiven Laserschmelzens (Selective Laser Melting (SLM)), einstückig hergestellt.Compared to the embodiment of the coupling device 40 according to the 3 has the coupling device 80 according to the 5 Tension bracket 82 , 84 on, where instead of an internal thread at each end a perpendicular to the direction of extension 96 the leaf spring arrangement 90 arranged threaded bolt 86 , 88 is designed as an integral part. The clamps 82 , 84 are common with the threaded bolt 86 , 88 Manufactured in one piece in an additive manufacturing process, for example by 3-D printing using selective laser melting (SLM).

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: KopplungsvorrichtungCoupling device
1212: SpannbügelTension bracket
1414th: SpannbügelTension bracket
1616: KlemmplatteClamping plate
1818th: MittelbereichMidrange
2020th: EndbereichEnd area
2222nd: EndbereichEnd area
2424: FedersitzSpring seat
2626th: SchraubenmutterScrew nut
2828: KunststoffplattePlastic plate
3030th: zusammenhängender Volumenbereichcontiguous volume area
3232: HohlraumstrukturCavity structure
3434: GewindebolzenendeThreaded stud end
3636: GewindebolzenendeThreaded stud end
3838: DurchgangsöffnungThrough opening
4040: KopplungsvorrichtungCoupling device
4242: SpannbügelTension bracket
4444: SpannbügelTension bracket
4646: KlemmplatteClamping plate
4848: EndbereichEnd area
5050: EndbereichEnd area
5252: SchraubenbolzenScrew bolts
5454: SchraubenbolzenScrew bolts
5656: VolumenbereichVolume range
5858: VolumenbereichVolume range
6060: KopplungsvorrichtungCoupling device
6262: EndbereichEnd area
6464: EndbereichEnd area
6666: KlemmplatteClamping plate
6868: MittelbereichMidrange
7070: TrapezformTrapezoidal shape
8080: Kopplungsvorrichtung Coupling device
8282: SpannbügelTension bracket
8484: SpannbügelTension bracket
8686: GewindebolzenThreaded bolt
8888: GewindebolzenThreaded bolt
9090: BlattfederanordnungLeaf spring arrangement
9292: BlattfederelementLeaf spring element
9494: mittlerer Bereichmiddle area
9696: ErstreckungsrichtungDirection of extension
9898: FahrzeugteilVehicle part
100100: ÜbergangselementTransition element
102102: Vorwärts-FahrtrichtungForward direction of travel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

CN 204437147 U [0008]
EP 2937019 B1 [0010]
US 9447597 B2 [0011]
US 2009/0139615 A1 [0013]
WO 2014/071135 A1 [0015]

Claims

Coupling device (10) for the mechanical coupling of a leaf spring arrangement (90) to a vehicle part (98), comprising - at least two clamping brackets (12, 14) arranged in parallel spaced apart in the direction of extent (96) of the leaf spring arrangement (90), - a clamping plate (16), which is arranged operatively connected to the clamping brackets (12, 14), - a spring seat (24) which can be coupled to the vehicle part (98) and which can be operatively connected to the clamping brackets (12, 14), wherein between the clamping plate (16) and the spring seat ( 24) a space for accommodating a part of at least one leaf spring element (92) of the leaf spring arrangement (90) is formed, and wherein the clamping brackets (12, 14) are provided for the clamping plate (16) and the spring seat (24) in an installed state to apply a predetermined pressing force directed towards one another, characterized by at least one contiguous volume area (30) which has a cavity structure (32) and as a result, in comparison to a volume area rich of the same material with different density has a changed mechanical strength.

Coupling device (10) according to Claim 1 , characterized in that the cavity structure (32) is formed by a 3-D grid structure, the grid dimensions of which are determined according to at least one predetermined rule.

Coupling device (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the volume region (30) having a cavity structure (32) or one of the volume regions (30) having a cavity structure (32) forms part of the clamping plate (16).

Coupling device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the volume region (30) having a cavity structure (32) or one of the volume regions (30) having a cavity structure (32) forms part of the clamping brackets (12, 14).

Coupling device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping plate (16) has end regions (20, 22) which are operatively connected to the clamping brackets (12, 14), the end regions (20, 22) being one in comparison to a central region (18) of the clamping plate (16) arranged between the end regions (20, 22) have a larger cross-sectional area with a larger dimension measured perpendicular to the direction of extension (96) of the leaf spring arrangement (90).

Coupling device (40) according to Claim 5 , characterized in that the cross-sectional areas of the end regions (48, 50) of the clamping plate (46) are delimited by an arc in a longitudinal section.

Coupling device (60) according to Claim 5 , characterized in that the cross-sectional areas of the end regions (62, 64) of the clamping plate (66) are delimited in a longitudinal section by parts of a trapezoidal shape (70).

Coupling device (60) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping plate (66) and the at least two clamping brackets (42, 44) are formed in one piece.

Coupling device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one through opening (38) is formed in the clamping plate (16) in a direction perpendicular to the direction of extension (96) of the leaf spring arrangement (90).

Coupling device (80) according to one of the preceding claims, characterized in that each of the at least two clamping brackets (82, 84) has a threaded bolt (86, 88) arranged perpendicular to the direction of extension (96) of the leaf spring arrangement (90) as an integral component at each end .