DE102021106716A1

DE102021106716A1 - Blattfedervorrichtung, Fahrwerk und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021106716A1
Application number: DE102021106716.2A
Authority: DE
Inventors: Ingo Goutier; Martin Weissert
Original assignee: Rheinmetall Invent GmbH
Current assignee: Rheinmetall Invent GmbH
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2022-09-22
Also published as: US20240157744A1; JP2024510486A; CN117222823A; WO2022195030A1

Abstract

Blattfedervorrichtung (6) für ein Fahrzeug (1), mit einer Blattfedereinrichtung (7), die aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt ist, einer an einem ersten Endabschnitt (11) der Blattfedereinrichtung (7) vorgesehenen ersten Lagerstelle (18) zum Lagern der Blattfedervorrichtung (6) an dem Fahrzeug (1), wobei die erste Lagerstelle (18) genau drei rotatorische Freiheitsgrade aufweist, und einer an einem dem ersten Endabschnitt (11) abgewandten zweiten Endabschnitt (12) der Blattfedereinrichtung (7) vorgesehenen zweiten Lagerstelle (28) zum Lagern der Blattfedervorrichtung (6) an dem Fahrzeug (1), wobei die zweite Lagerstelle (28) genau einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blattfedervorrichtung für ein Fahrzeug, ein Fahrwerk mit einer derartigen Blattfedervorrichtung und ein Fahrzeug mit einer derartigen Blattfedervorrichtung und/oder einem derartigen Fahrwerk.
Bei Kraftfahrzeugen können im Fahrwerk Federn zur federnden Lagerung des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Derartige Federn sind üblicherweise meist aus Metallwerkstoffen gefertigt und daher schwer und korrosionsanfällig. Federn aus Faserverbundkunststoffen sind im Vergleich hierzu leichter und weniger korrosionsanfällig, sind jedoch komplexer hinsichtlich ihres Designs und der Fertigung. Vor allem aus Faserverbundkunststoffen gefertigte Blattfedern verdrängen aufgrund ihres gegenüber Stahlspiralfedern einfacheren Designs verstärkt Stahlblattfedern im Automotive-Bereich und stellen gegenüber Stahlblattfedern eine disruptive Technologie dar, die zunehmend mit beherrschten Herstellungsverfahren etabliert werden kann.
Fahrwerke von Kraftfahrzeugen sind derart gestaltet, dass beim Ein- und Ausfedern das jeweilige Rad nicht nur in vertikaler Richtung eindimensional verschoben wird. Das Rad wird abhängig von der Komplexität des Fahrwerks in drei Raumrichtungen bewegt sowie beim Einfedern auch leicht verdreht. Stahlfedern sind gegenüber Bewegungen, die deren Auflagepunkte beim Einfedern des Rads gegenüber der Karosserie verschieben oder verdrehen, unempfindlich.
Dies trifft für Blattfedern aus Faserverbundkunststoffen nicht zu. Die zuvor erwähnten Auflagepunkte bewegen sich seitlich zueinander und verdrehen sich. Dies belastet Blattfedern aus Faserverbundkunststoffen stark und kann unter Umständen zum Bruch führen. Bei Blattfedern aus Faserverbundkunststoffen wird nach betriebsinternen Kenntnissen der Anmelderin daher derart vorgegangen, dass zwei maänderförmige Blattfedern, die an ihren beiden Enden mittels Federschuhen zusammengehalten werden, zu einer Blattfedervorrichtung zusammengefasst werden. Diese zweigeteilte Konstruktion ist nur deshalb erforderlich, weil die Struktur der Blattfedern beim Einfedern nur sehr kleine seitliche Auslenkungen beziehungsweise sehr wenig Torsion toleriert. Grund hierfür ist die unidirektionale Faserstruktur des Faserverbundkunststoffs, welche wenig Festigkeit bei seitlichem Versatz beziehungsweise bei Torsion der beiden Auflagepunkte zueinander bietet.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Blattfedervorrichtung für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen.
Demgemäß wird eine Blattfedervorrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Die Blattfedervorrichtung umfasst eine Blattfedereinrichtung, die aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt ist, eine an einem ersten Endabschnitt der Blattfedereinrichtung vorgesehene erste Lagerstelle zum Lagern der Blattfedervorrichtung an dem Fahrzeug, wobei die erste Lagerstelle genau drei rotatorische Freiheitsgrade aufweist, und eine an einem dem ersten Endabschnitt abgewandten zweiten Endabschnitt der Blattfedereinrichtung vorgesehene zweite Lagerstelle zum Lagern der Blattfedervorrichtung an dem Fahrzeug, wobei die zweite Lagerstelle genau einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist.
Dadurch, dass die erste Lagerstelle mehrere rotatorische Freiheitsgrade aufweist, ist es möglich, dass diese verhindert, dass Torsionen und Querkräfte in die Blattfedereinrichtung eingebracht werden. Dadurch, dass die zweite Lagerstelle nur einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist, wird ein ungewolltes Verdrehen der Blattfedereinrichtung verhindert. Dadurch, dass mit Hilfe der Lagerstellen unerwünschte Belastungen der Blattfedereinrichtung verhindert werden können, ist es möglich, die Blattfedereinrichtung gewichtsoptimal und an den Anwendungsfall angepasst auszulegen.
Unter einer „Blattfedereinrichtung“ ist vorliegend eine Feder oder ein Federelement zu verstehen, welches aus einer Vielzahl von Blattfederelementen oder Blattfederabschnitten aufgebaut ist, welche miteinander verbunden sind und so bevorzugt eine zickzackförmige oder mäanderförmige Geometrie bilden. Die einzelnen Blattfederabschnitte können eine blattförmige oder plattenförmige Geometrie aufweisen. „Blattförmig“ oder „plattenförmig“ schließt jedoch nicht aus, dass die Blattfederabschnitte gebogen oder beliebig dreidimensional geformt sind. Beispielsweise können die Blattfederabschnitte in der Seitenansicht S-förmig gebogen sein. Im Gegensatz zu der Blattfedereinrichtung weist eine Zylinderfeder oder Schraubenfeder einen durchgehenden Draht auf, welcher derart schraubenförmig geformt ist, dass die Schraubenfeder eine zylinderförmige Geometrie aufweist.
Die Blattfedereinrichtung ist bevorzugt eine Druckfeder. Die Blattfedereinrichtung kann jedoch auch eine Zugfeder sein. Die Blattfedervorrichtung unterscheidet sich von der Blattfedereinrichtung dadurch, dass die Blattfedervorrichtung sowohl die Blattfedereinrichtung als auch die Lagerstellen aufweist. Das heißt, dass die Blattfedereinrichtung und die Lagerstellen Teil der Blattfedervorrichtung sind. Die Lagerstellen hingegen sind nicht Teil der Blattfedereinrichtung. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die Lagerstellen an der Blattfedereinrichtung angebracht oder befestigt sind. Die Blattfedervorrichtung umfasst bevorzugt genau eine Blattfedereinrichtung.
Der Faserverbundkunststoff (FVK) kann auch als faserverstärktes Kunststoffmaterial bezeichnet werden. Der Faserverbundkunststoff umfasst ein Kunststoffmaterial, insbesondere eine Kunststoffmatrix, in welchem Fasern, beispielsweise Naturfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder dergleichen, eingebettet sind. Das Kunststoffmaterial kann ein Duroplast, wie beispielsweise ein Epoxidharz, oder ein Harz auf Vinylesterbasis, sein. Das Kunststoffmaterial kann jedoch auch ein Thermoplast sein. Die Fasern können Endlosfasern sein. Insbesondere können die Fasern sogenannte unidirektionale Fasern sein. Das heißt, dass die Fasern alle parallel zueinander verlaufen.
Bei den Fasern kann es sich jedoch auch um kurze oder mittellange Fasern handeln, welche eine Faserlänge von einigen Millimetern bis einigen Zentimetern aufweisen können. Die Fasern können gerichtet oder ungerichtet in dem Kunststoffmaterial angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind die Fasern gerichtet in dem Kunststoffmaterial angeordnet. Das heißt insbesondere, dass die Fasern parallel zueinander und gleichmäßig voneinander beabstandet in dem Kunststoffmaterial eingebettet sind. Die Blattfedereinrichtung kann einen lagenförmigen oder schichtweisen Aufbau aufweisen. Hierzu werden beispielsweise Lagen an Fasergewebe oder Fasergelege mit dem Kunststoffmaterial imprägniert. Alternativ können zur Fertigung der Blattfedereinrichtung jedoch auch sogenannte Prepregs, das heißt vorimprägnierte Fasern, Fasergewebe oder Fasergelege, Anwendung finden.
Die Blattfedereinrichtung erstreckt sich vorzugsweise als durchgehendes Band von dem ersten Endabschnitt hin zu dem zweiten Endabschnitt beziehungsweise umgekehrt von dem zweiten Endabschnitt hin zu dem ersten Endabschnitt. Unter einem „Endabschnitt“ ist vorliegend dementsprechend ein Bereich der Blattfedereinrichtung zu verstehen, an welchem die Blattfedereinrichtung endet. Dass der zweite Endabschnitt dem ersten Endabschnitt „abgewandt“ ist, bedeutet vorliegend insbesondere, dass der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt entlang der Blattfedereinrichtung betrachtet einen maximal möglichen Abstand voneinander aufweisen. Dass die Lagerstellen an den Endabschnitten „vorgesehen“ sind, bedeutet insbesondere, dass die Lagerstellen an den Endabschnitten angeordnet oder angebracht sind. „Vorgesehen“ kann dabei auch fest oder lösbar verbunden umfassen.
Unter einem „rotatorischen Freiheitsgrad“ ist vorliegend eine drehende Bewegung der Blattfedereinrichtung mit Hilfe der jeweiligen Lagerstelle um eine Achse zu verstehen. Dabei ermöglicht die erste Lagerstelle eine rotatorische Bewegung um drei Achsen. Im Gegensatz hierzu erlaubt die zweite Lagerstelle eine rotatorische Bewegung um genau eine Achse. Der genau eine rotatorische Freiheitsgrad der zweiten Lagerstelle kann identisch mit einem der drei rotatorischen Freiheitsgrade der ersten Lagerstelle sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Das heißt insbesondere, dass der genau eine rotatorische Freiheitsgrad der zweiten Lagerstelle sich auch von den drei rotatorischen Freiheitsgraden der ersten Lagerstelle unterscheiden kann. Bevorzugt weist keine der Lagerstellen einen linearen oder translatorischen Freiheitsgrad auf.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste Lagerstelle einen rotatorischen Freiheitsgrad um eine Hochrichtung der Blattfedereinrichtung, einen rotatorischen Freiheitsgrad um eine Querrichtung der Blattfedereinrichtung und einen rotatorischen Freiheitsgrad um eine Tiefenrichtung der Blattfedereinrichtung, wobei die Hochrichtung, die Querrichtung und die Tiefenrichtung senkrecht zueinander orientiert sind.
Die Querrichtung kann auch als x-Richtung, die Hochrichtung kann auch als y-Richtung und die Tiefenrichtung kann auch als z-Richtung bezeichnet werden. Die Querrichtung, die Hochrichtung und die Tiefenrichtung bilden ein Koordinatensystem der Blattfedereinrichtung beziehungsweise der Blattfedervorrichtung. Die Hochrichtung ist insbesondere von dem zweiten Endabschnitt in Richtung des ersten Endabschnitts beziehungsweise entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Blattfedereinrichtung orientiert. Die Querrichtung erstreckt sich vorzugsweise entlang einer Breitenerstreckung der Blattfedereinrichtung. Entlang der Tiefenrichtung verlaufen bevorzugt die zuvor erwähnten Blattfederabschnitte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der genau eine rotatorische Freiheitsgrad der zweiten Lagerstelle um eine senkrecht oder schräg zu der Hochrichtung angeordnete Drehachse orientiert.
Je nach einem Einfederungsweg der Blattfedervorrichtung ändert sich ein Neigungswinkel zwischen der Drehachse und der Hochrichtung. Für den Fall, dass die Drehachse senkrecht zu der Hochrichtung angeordnet ist, kann die Drehachse parallel zu der Tiefenrichtung orientiert sein oder mit dieser übereinstimmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Lagerstelle ein Kugelkopf eines Kugelgelenks.
Die erste Lagerstelle kann daher auch als Kugelkopf bezeichnet werden. Das heißt, dass die Begriffe „erste Lagerstelle“ und „Kugelkopf“ beliebig gegeneinander getauscht werden können. Vorzugsweise weist die erste Lagerstelle eine halbkugelförmige Geometrie auf. Das Kugelgelenk kann Teil der Blattfedervorrichtung sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Alternativ kann die erste Lagerstelle beispielsweise auch ein Bolzen, eine Spitze oder ein Dorn sein, welcher drei rotatorische Freiheitsgrade ermöglicht. Die erste Lagerstelle kann auch ein Pin sein. Unter einem „Pin“ ist vorliegend ein stiftförmiges oder bolzenförmiges Bauteil zu verstehen. Für den Fall, dass die erste Lagerstelle ein Bolzen, eine Spitze, ein Dorn oder ein Pin ist, ist als Gegenstück bevorzugt eine trichterförmige oder konusförmige Aufnahme vorgesehen, in der der Bolzen, die Spitze, der Dorn oder der Pin sitzt. Ferner kann die erste Lagerstelle auch eine Kugelpfanne sein. In diesem Fall ist als entsprechendes Gegenstück zu der ersten Lagerstelle ein Kugelkopf vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die erste Lagerstelle jedoch ein Kugelkopf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Blattfedervorrichtung eine Kugelpfanne des Kugelgelenks, wobei die erste Lagerstelle zumindest abschnittsweise in der Kugelpfanne aufgenommen ist.
Alternativ kann die Kugelpfanne auch Teil einer Karosserie des Fahrzeugs sein beziehungsweise an der Karosserie befestigt sein. Zwischen einem Basisabschnitt eines an dem ersten Endabschnitt der Blattfedereinrichtung vorgesehenen ersten Federschuhs und der Kugelpfanne kann ein Dichtelement, insbesondere in Form eines O-Rings oder eines Balgs, vorgesehen sein. Das Dichtelement verhindert ein Austreten eines Schmiermittels aus dem Kugelkopf sowie ein Eintreten von Verschmutzungen in den Kugelkopf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Lagerstelle und/oder die Kugelpfanne kunststoffbeschichtet, insbesondere mit Polytetrafluorethylen beschichtet.
Durch die Kunststoffbeschichtung kann insbesondere die Reibung zwischen der ersten Lagerstelle und der Kugelpfanne reduziert werden. Hierdurch wird die Gefahr einer Torsionsbelastung der Blattfedereinrichtung weiter reduziert. Ferner kann zwischen der ersten Lagerstelle und der Kugelpfanne auch ein Schmierstoff vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Lagerstelle eine zylinderförmige Geometrie auf.
Insbesondere weist die zweite Lagerstelle eine halbzylinderförmige Geometrie auf, welche zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch zu der Drehachse der zweiten Lagerstelle aufgebaut ist. Alternativ kann die zweite Lagerstelle auch eine V-förmige Geometrie aufweisen. Die zweite Lagerstelle kann auch ein Bolzen oder dergleichen sein, der eine Bewegung um die Drehachse ermöglicht.
Die zweite Lagerstelle kann auch eine klingenförmige Geometrie aufweisen. In diesem Fall ist als Gegenlager bevorzugt eine Kerbe, Nut oder dergleichen vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Blattfedervorrichtung einen an dem ersten Endabschnitt angebrachten ersten Federschuh auf, der die erste Lagerstelle umfasst, und einen an dem zweiten Endabschnitt angebrachten zweiten Federschuh, der die zweite Lagerstelle umfasst.
Die Federschuhe sind fest mit dem jeweiligen Endabschnitt verbunden. Beispielsweise sind die Federschuhe mit dem jeweiligen Endabschnitt verklebt, verklemmt, verschraubt oder auf sonstige Art und Weise fest verbunden. Die Federschuhe können beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder einer Stahllegierung, gefertigt sein. Alternativ können die Federschuhe auch aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt sein. Jeder Federschuh weist vorzugsweise einen plattenförmigen Basisabschnitt auf, welcher fest mit dem jeweiligen Endabschnitt verbunden ist. Aus dem Basisabschnitt des ersten Federschuhs heraus erstreckt sich die vorzugsweise als Kugelkopf ausgebildete erste Lagerstelle. Aus dem Basisabschnitt des zweiten Federschuhs heraus erstreckt sich vorzugsweise die als zylinderförmige Geometrie aufgebaute zweite Lagerstelle heraus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Blattfedereinrichtung ein einteiliges Bauteil.
„Einstückig“ oder „einteilig“ bedeutet vorliegend, dass die Blattfedereinrichtung ein Bauteil bildet und nicht aus unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt ist. Insbesondere kann die Blattfedereinrichtung ein materialeinstückiges Bauteil sein. „Materialeinstückig“ bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Blattfedereinrichtung durchgehend aus demselben Material, nämlich aus dem Faserverbundkunststoff, gefertigt ist. Dies schließt jedoch nicht aus, dass der Faserverbundkunststoff an sich aus unterschiedlichen Materialien, nämlich der Kunststoffmatrix und den in dieser eingebetteten Fasern, aufgebaut ist. Alternativ kann die Blattfedereinrichtung auch mehrteilig sein. In diesem Fall ist die Blattfedereinrichtung aus mehreren Bauteilen, beispielsweise aus mehreren Blattfederabschnitten, zusammengesetzt, die auf geeignete Art und Weise miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann die Blattfedereinrichtung zwei parallele Federstränge umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Blattfedereinrichtung eine Vielzahl von Blattfederabschnitten und eine Vielzahl von Umlenkungsabschnitten, wobei je ein Umlenkungsabschnitt zwei benachbarte Blattfederabschnitte miteinander verbindet.
Somit sind die Blattfederabschnitte und die Umlenkungsabschnitte derart abwechselnd angeordnet, dass zwischen zwei Blattfederabschnitten ein Umlenkungsabschnitt und zwischen zwei Umlenkungsabschnitten ein Blattfederabschnitt angeordnet ist. Die Blattfederabschnitte weisen im Querschnitt vorzugsweise eine S-förmige Geometrie auf. Die Blattfederabschnitte und die Umlenkungsabschnitte sind derart angeordnet, dass die Blattfedereinrichtung die zuvor erwähnte zickzackförmige oder mäanderförmige Geometrie aufweist. Die Blattfederabschnitte können mit Hilfe der Umlenkungsabschnitte einstückig, insbesondere materialeinstückig, miteinander verbunden sein. Vorzugsweise weisen die Umlenkungsabschnitte eine größere Steifigkeit auf als die Blattfederabschnitte. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Umlenkungsabschnitte eine größere Querschnittsfläche aufweisen als die Blattfederabschnitte. Die größere Querschnittsfläche kann durch Versteifungskerne oder Versteifungselemente erzielt werden. Hierdurch ist gewährleistet, dass sich bei einem Einfedern der Blattfedereinrichtung im Wesentlichen die Blattfederabschnitte und nicht die Umlenkungsabschnitte federelastisch verformen. Die Umlenkungsabschnitte bilden somit deaktivierte Zonen der Blattfedereinrichtung oder können als solche bezeichnet werden.
Weiterhin wird eine alternative Blattfedervorrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Die alternative Blattfedervorrichtung umfasst eine Blattfedereinrichtung, die aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt ist, eine an einem ersten Endabschnitt der Blattfedereinrichtung vorgesehene erste Lagerstelle zum Lagern der Blattfedervorrichtung an dem Fahrzeug, wobei die erste Lagerstelle genau drei rotatorische Freiheitsgrade aufweist, und eine an einem dem ersten Endabschnitt abgewandten zweiten Endabschnitt der Blattfedereinrichtung vorgesehene zweite Lagerstelle zum Lagern der Blattfedervorrichtung an dem Fahrzeug, wobei die zweite Lagerstelle mehr als einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist.
Beispielsweise weist auch die zweite Lagerstelle genau drei rotatorische Freiheitsgrade auf. In diesem Fall können sowohl die erste Lagerstelle als auch die zweite Lagerstelle jeweils ein Kugelkopf eines Kugelgelenks, ein Bolzen, Dorn, Pin, Stift oder dergleichen sein, welcher an jeder Lagerstelle drei rotatorische Freiheitsgrade ermöglicht. Ein unerwünschtes Verdrehen der Blattfedervorrichtung kann dann gegebenenfalls durch geeignete Maßnahmen verhindert werden. Beispielsweise kann die Blattfedervorrichtung mit Hilfe eines Dämpfers, insbesondere eines Gummidämpfers, an die Karosserie angebunden werden, so dass diese sich nicht verdrehen kann. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
Ferner wird ein Fahrwerk für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Fahrwerk umfasst zumindest eine wie zuvor erläuterte Blattfedervorrichtung, einen an dem Fahrzeug vorgesehenen Karosserieanbindungsbereich, an dem die erste Lagerstelle gelagert ist, und einen Querlenker mit einem Querlenkeranbindungsbereich, an dem die zweite Lagerstelle gelagert ist.
Das Fahrwerk umfasst vorzugsweise mehrere Blattfedervorrichtungen. Beispielsweise kann das Fahrwerk vier Blattfedervorrichtungen umfassen, wobei jeder Blattfedervorrichtung ein Rad des Fahrzeugs zugeordnet ist. Der Querlenker kann mit Hilfe eines Radträgers mit dem jeweiligen Rad verbunden sein. Jedem Rad können zwei derartige Querlenker zugeordnet sein, die in der Hochrichtung betrachtet übereinander platziert sind. Der Karosserieanbindungsbereich kann an einer Karosserie des Fahrzeugs vorgesehen sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der Karosserieanbindungsbereich kann auch Teil des Fahrwerks sein. Der Querlenkeranbindungsbereich ist an dem Querlenker vorgesehen. Der Karosserieanbindungsbereich kann die zuvor erwähnte Kugelpfanne umfassen. Die Kugelpfanne kann beispielsweise mit dem Karosserieanbindungsbereich verschraubt sein. Der Querlenkeranbindungsbereich kann beispielsweise eine nutförmige Geometrie oder eine ebene Lagerfläche aufweisen, auf oder an welcher die zylinderförmig geformte zweite Lagerstelle derart gelagert ist, dass diese um den genau einen rotatorischen Freiheitsgrad gegenüber dem Querlenkeranbindungsbereich verkippen kann. Die zweite Lagerstelle kann auch scharnierförmig sein. Beispielsweise weist die Lagerstelle einen Bolzen auf oder ist bolzenförmig. In diesem Fall kann der Bolzen drehbar an dem Querlenkeranbindungsbereich gelagert sein. Die Blattfedervorrichtung kann jedoch auch bei Verbundlenkerachsen ohne Querlenkeranbindung eingesetzt werden. In diesem Fall bewegen sich die Endabschnitte der Federeinrichtung bei einem Einfedern auf einer Kreisbahn und bei einer Kurvenfahrt wird die gesamte Fahrzeugachse durch spezielle Lagerstellen relativ zu der Karosserie verschoben. Es sind beliebige andere Radaufhängungen denkbar, für welche die Blattfedervorrichtung ebenfalls geeignet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Lagerstelle bezüglich einer Schwerkraftrichtung oberhalb der zweiten Lagerstelle angeordnet.
Alternativ kann die zweite Lagerstelle bezüglich der Schwerkraftrichtung auch oberhalb der ersten Lagerstelle angeordnet sein. In diesem Fall ist die erste Lagerstelle an dem Querlenkeranbindungsbereich gelagert, und die zweite Lagerstelle ist an dem Karosserieanbindungsbereich gelagert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Querlenker von einem ausgefederten Zustand in einen eingefederten Zustand und umgekehrt verbringbar, wobei der Querlenkeranbindungsbereich bei einem Verbringen des Querlenkers von dem ausgefederten Zustand in den eingefederten Zustand um einen Kippwinkel verkippt und wobei die erste Lagerstelle den Kippwinkel ausgleicht.
Insbesondere verkippt der Querlenkeranbindungsbereich um die Hochachse um den Kippwinkel. Dabei verkippt auch die Drehachse der zweiten Lagerstelle um den Kippwinkel um die Hochrichtung. Dass die erste Lagerstelle den Kippwinkel „ausgleicht“ bedeutet vorliegend, dass sich die erste Lagerstelle gegenüber dem Karosserieanbindungsbereich um den Kippwinkel verdreht. Die Verkippung des Querlenkeranbindungsbereichs wird also nicht in die Blattfedereinrichtung eingebracht, so dass diese keiner Torsionsbelastung unterliegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bewegt sich der Querlenkeranbindungsbereich bei dem Verbringen des Querlenkers von dem ausgefederten Zustand in den eingefederten Zustand um einen Versatz, wobei die zweite Lagerstelle den Versatz ausgleicht.
Die zweite Lagerstelle gleicht den Versatz dadurch aus, dass die Blattfedervorrichtung um die Drehachse der zweiten Lagerstelle verkippt. Gleichzeitig verkippt auch die erste Lagerstelle gegenüber dem Karosserieanbindungsbereich. Das heißt, dass auch die erste Lagerstelle den Versatz ausgleicht. Der Versatz ergibt sich durch die Geometrie des Querlenkers, welcher bei dem Verbringen desselben von dem ausgefederten in den eingefederten Zustand nicht nur nach oben entlang der Hochrichtung, sondern sich auch entlang einer Fahrtrichtung beziehungsweise entlang der Querrichtung nach vorne oder hinten bewegt. Unter einem „Versatz“ ist vorliegend eine Bewegung des Querlenkeranbindungsbereichs in oder entgegen einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu verstehen.
Weiterhin wird ein Fahrzeug mit einer derartigen Blattfedervorrichtung und/oder einem derartigen Fahrwerk vorgeschlagen.
Das Fahrzeug kann mehrere Blattfedervorrichtungen umfassen. Beispielsweise weist das Fahrzeug vier derartige Blattfedervorrichtungen auf. Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein Kraftfahrzeug. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann jedoch auch einen Verbrennungsmotor aufweisen. Das Fahrzeug kann auch ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen, sein. Ferner kann das Fahrzeug auch ein Luftfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug sein.
Die für die vorgeschlagene Blattfedervorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Fahrwerk und/oder das vorgeschlagene Fahrzeug entsprechend und umgekehrt.
„Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl an Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Weitere mögliche Implementierungen der Blattfedervorrichtung, des Fahrwerks und/oder des Fahrzeugs umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen und Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Blattfedervorrichtung, des Fahrwerks und/oder des Fahrzeugs hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Blattfedervorrichtung, des Fahrwerks und/oder des Fahrzeugs sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Blattfedervorrichtung, des Fahrwerks und/oder des Fahrzeugs. Im Weiteren werden die Blattfedervorrichtung, das Fahrwerk und/oder das Fahrzeug anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Fahrzeugs;
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Blattfedervorrichtung für das Fahrzeug gemäß 1;
3 zeigt eine weitere schematische Ansicht der Blattfedervorrichtung gemäß 2;
4 zeigt eine schematische Rückansicht einer Ausführungsform eines Fahrwerks für das Fahrzeug gemäß 1;
5 zeigt eine weitere schematische Rückansicht des Fahrwerks gemäß 4;
6 zeigt eine schematische Aufsicht des Fahrwerks gemäß 4; und
7 zeigt eine weitere schematische Aufsicht des Fahrwerks gemäß 4.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Die 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Fahrzeugs 1. Das Fahrzeug 1 ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug. Das Fahrzeug 1 kann jedoch auch rein von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Das Fahrzeug 1 kann auch ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen oder eine Baumaschine, sein. Ferner kann das Fahrzeug 1 auch ein Luftfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug sein. Nachfolgend wird jedoch davon ausgegangen, dass das Fahrzeug 1 ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, ist.
Das Fahrzeug 1 umfasst eine Karosserie 2, welche einen Fahrgastraum oder Fahrzeuginnenraum 3 des Fahrzeugs 1 umschließt. In dem Fahrzeuginnenraum 3 können sich ein Fahrer und Fahrgäste aufhalten. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Fahrwerk mit mehreren Rädern 4, 5. Die Anzahl der Räder 4, 5 ist grundsätzlich beliebig. Vorzugsweise weist das Fahrzeug 1 vier Räder 4, 5 auf. Die Räder 4, 5 sind Teil eines Fahrwerks des Fahrzeugs 1.
Die 2 und 3 zeigen jeweils eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Blattfedervorrichtung 6. Die Blattfedervorrichtung 6 ist für einen Einsatz in oder an dem Fahrzeug 1 geeignet. Die Blattfedervorrichtung 6 kann im Bereich einer Radaufhängung des Fahrzeugs 1 Anwendung finden. Das Fahrzeug 1 kann eine beliebige Anzahl von Blattfedervorrichtungen 6 aufweisen. Beispielsweise kann jedem der Räder 4, 5 eine derartige Blattfedervorrichtung 6 zugeordnet sein.
Die Blattfedervorrichtung 6 umfasst eine Blattfedereinrichtung 7. Insbesondere umfasst die Blattfedervorrichtung 6 genau eine Blattfedereinrichtung 7. Die Blattfedereinrichtung 7 ist aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial oder einem Faserverbundkunststoff (FVK) gefertigt. Der Faserverbundkunststoff umfasst ein Kunststoffmaterial, insbesondere eine Kunststoffmatrix, in welchem Fasern, beispielsweise Naturfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder dergleichen, eingebettet sind. Das Kunststoffmaterial kann ein Duroplast, wie beispielsweise ein Epoxidharz oder ein Harz auf Vinylesterbasis, sein. Das Kunststoffmaterial kann jedoch auch ein Thermoplast sein.
Die Fasern können Endlosfasern sein. Bei den Fasern kann es sich jedoch auch um kurze oder mittellange Fasern handeln, welche eine Faserlänge von einigen Millimetern bis einigen Zentimetern aufweisen können. Die Blattfedereinrichtung 7 kann einen lagenförmigen oder schichtweisen Aufbau aufweisen. Hierzu werden beispielsweise Lagen an Fasergewebe oder Fasergelege mit der Kunststoffmatrix imprägniert. Alternativ können zur Fertigung der Blattfedereinrichtung 7 jedoch auch sogenannte Prepregs, das heißt vorimprägnierte Fasern, Fasergewebe oder Fasergelege, Anwendung finden.
Die Blattfedereinrichtung 7 weist eine mäanderförmige oder zickzackförmige Geometrie auf. Die Blattfedereinrichtung 7 weist eine Vielzahl von Blattfederabschnitten 8 auf, welche an Umlenkungsabschnitten 9 miteinander verbunden sind. Die Anzahl der Blattfederabschnitte 8 ist beliebig. Ebenso ist die Anzahl der Umlenkungsabschnitte 9 beliebig. Die Blattfederabschnitte 8 und die Umlenkungsabschnitte 9 sind abwechselnd angeordnet, so dass zwischen zwei Blattfederabschnitten 8 immer ein Umlenkungsabschnitt 9 und zwischen zwei Umlenkungsabschnitten 9 immer ein Blattfederabschnitt 8 angeordnet ist. Die einzelnen Blattfederabschnitte 8 weisen vorzugsweise jeweils eine S-förmige Geometrie auf beziehungsweise haben in der Seitenansicht einen S-förmigen Verlauf (nicht gezeigt).
Die Blattfederabschnitte 8 können mit Hilfe der Umlenkungsabschnitte 9 einstückig, insbesondere materialeinstückig, miteinander verbunden sein. „Einstückig“ oder „einteilig“ bedeutet vorliegend, dass die Blattfederabschnitte 8 und die Umlenkungsabschnitte 9 ein gemeinsames Bauteil bilden und nicht aus unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt sind. „Materialeinstückig“ bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Blattfederabschnitte 8 und die Umlenkungsabschnitte 9 durchgehend aus demselben Material, nämlich aus dem Faserverbundkunststoff, gefertigt sind.
Die Blattfederabschnitte 8 und die Umlenkungsabschnitte 9 sind derart ausgelegt, dass bei einer Belastung der Blattfedereinrichtung 7 in den Umlenkungsabschnitten 9 keine oder zumindest keine nennenswerte Verformung stattfindet. Hierzu weisen die Umlenkungsabschnitte 9 eine größere Steifigkeit auf als die Blattfederabschnitte 8. Unter der „Steifigkeit“ ist vorliegend ganz allgemein der Widerstand eines Körpers gegen eine elastische Verformung durch eine Kraft oder ein Moment zu verstehen. Die Steifigkeit ist abhängig von der Geometrie des Körpers und des verwendeten Materials. Die Steifigkeit der Umlenkungsabschnitte 9 kann gegenüber den Blattfederabschnitten 8 dadurch erhöht werden, dass in oder an den Umlenkungsabschnitten 9 Versteifungselemente oder Versteifungskerne vorgesehen werden. Die Versteifungskerne können in die Umlenkungsabschnitte 9 integriert sein, so dass diese von dem Faserverbundkunststoff umgeben sind. Die Umlenkungsabschnitte 9 bilden so inaktive oder inaktivierte Bereiche oder Zonen der Blattfedereinrichtung 7. Die Blattfederabschnitte 8 hingegen werden jeweils in einem mittleren Bereich 10 elastisch verformt und erzeugen eine einer von außen einwirkenden Belastung entgegenwirkende Federkraft.
Die Blattfedereinrichtung 7 umfasst einen ersten Endabschnitt 11 sowie einen zweiten Endabschnitt 12. Die Blattfedereinrichtung 7 ist bandförmig und erstreckt sich von dem ersten Endabschnitt 11 durchgehend zu dem zweiten Endabschnitt 12. Wie zuvor erwähnte Fasern 13 des Faserverbundkunststoffs der Blattfedereinrichtung 7 verlaufen von dem ersten Endabschnitt 11 zu dem zweiten Endabschnitt 12 oder umgekehrt. Dabei ist es jedoch nicht zwingend erforderlich, dass die Fasern 13 durchgehend von dem ersten Endabschnitt 11 zu dem zweiten Endabschnitt 12 verlaufen. Die Fasern 13 sind insbesondere unidirektionale Fasern.
Die Endabschnitte 11, 12 sind endseitig an der Blattfedereinrichtung 7 vorgesehen. Bezüglich einer Schwerkraftrichtung g betrachtet kann der erste Endabschnitt 11 oberhalb des zweiten Endabschnitts 12 platziert sein. Die Blattfedereinrichtung 7 kann jedoch auch derart angeordnet werden, dass der erste Endabschnitt 11 bezüglich der Schwerkraftrichtung g unterhalb des zweiten Endabschnitts 12 angeordnet ist. Die Endabschnitte 11, 12 können endseitige Blattfederabschnitte 8 der Blattfedereinrichtung 7 sein. „Endseitig“ bedeutet vorliegend, dass sich an die Endabschnitte 11, 12 jeweils kein Umlenkungsabschnitt 9 mehr anschließt.
An dem ersten Endabschnitt 11 ist ein erster Federschuh 14 angebracht. Der erste Federschuh 14 kann mit dem ersten Endabschnitt 11 verklebt, verklemmt, verschraubt oder auf eine sonstige Art und Weise fest verbunden sein. Der erste Federschuh 14 kann aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein. Alternativ kann der erste Federschuh 14 auch aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt sein. Der erste Federschuh 14 umfasst einen plattenförmigen Basisabschnitt 15, der fest mit dem ersten Endabschnitt 11 verbunden ist. Der Basisabschnitt 15 kann beispielsweise plattenförmig ausgestaltet sein und umfasst zwei seitliche Arme 16, 17, zwischen denen der erste Endabschnitt 11 angeordnet ist.
Der erste Federschuh 14 umfasst eine erste Lagerstelle 18. Die erste Lagerstelle 18 ist ein Kugelkopf eines Kugelgelenks 19. Die erste Lagerstelle 18 kann auch als Kugelkopf bezeichnet werden. Das heißt, dass die Begriffe „erste Lagerstelle“ und „Kugelkopf“ beliebig gegeneinander tauschbar sind. Die erste Lagerstelle 18 weist insbesondere eine halbkugelförmige Geometrie auf. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die erste Lagerstelle 18 kann auch ein Dorn oder dornförmig sein.
Neben der ersten Lagerstelle 18 umfasst das Kugelgelenk 19 eine Kugelpfanne 20. Die erste Lagerstelle 18 und die Kugelpfanne 20 weisen einen gemeinsamen Mittelpunkt 21 auf. Das gesamte Kugelgelenk 19 kann Teil der Blattfedervorrichtung 6 sein. Für den Fall, dass die erste Lagerstelle 18 ein Kugelkopf ist, ist dieser zumindest abschnittsweise in der Kugelpfanne 20 aufgenommen. Die erste Lagerstelle 18 in Form des Kugelkopfs und/oder die Kugelpfanne 20 können mit einer gleitverbessernden Beschichtung, insbesondere einer Kunststoffbeschichtung, bevorzugt einer Polytetrafluorethylenbeschichtung, beschichtet sein. Zwischen dem Basisabschnitt 15 des ersten Federschuhs 14 und der Kugelpfanne 20 kann ein Dichtelement 22, beispielsweise in Form eines O-Rings oder eines Balgs, vorgesehen sein. Das Dichtelement 22 verhindert beispielsweise das Austreten eines Schmiermittels aus dem Kugelgelenk 19 oder das Eintreten von Schmutz in das Kugelgelenk 19.
Die erste Lagerstelle 18 weist genau drei rotatorische Freiheitsgrade auf. Der Blattfedereinrichtung 7 beziehungsweise der Blattfedervorrichtung 6 ist hierbei eine x-Richtung oder Querrichtung x, eine y-Richtung oder Hochrichtung y und eine z-Richtung oder Tiefenrichtung z zugeordnet. Die Richtungen x, y, z sind senkrecht zueinander orientiert. Die Querrichtung x ist dabei von einem ersten Arm 16 in Richtung eines zweiten Arms 17 des Basisabschnitts 15 des ersten Federschuhs 14 orientiert. In der Querrichtung x erstreckt sich auch eine Breitenerstreckung der Blattfedereinrichtung 7. Die Hochrichtung y ist orientiert von dem zweiten Endabschnitt 12 in Richtung des ersten Endabschnitts 11. Die Tiefenrichtung z ist senkrecht zu der Querrichtung x und zu der Hochrichtung y orientiert. Die Hochrichtung y und die Tiefenrichtung z spannen eine in der 3 gezeigte Ebene E auf.
Die erste Lagerstelle 18 ermöglicht nun einen rotatorischen Freiheitsgrad um die Hochrichtung y, insbesondere um eine Drehachse 23, sowie jeweils einen rotatorischen Freiheitsgrad um die Querrichtung x und um die Tiefenrichtung z. Eine translatorische oder lineare Bewegung der ersten Lagerstelle 18 ist nicht möglich. Das heißt, dass der Kugelkopf 19 eine lineare Bewegung der ersten Lagerstelle 18 in jeder Richtung x, y, z blockiert. Die Drehachse 23 liegt in der Ebene E. Auch der Mittelpunkt 21 liegt in der Ebene E.
An dem zweiten Endabschnitt 12 der Blattfedereinrichtung 7 ist ein zweiter Federschuh 24 angebracht. Der zweite Federschuh 24 kann aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise einer Stahllegierung oder einer Aluminiumlegierung, gefertigt sein. Der zweite Federschuh 24 kann jedoch auch aus einem Faserverbundkunststoff hergestellt sein. Der zweite Federschuh 24 kann mit dem zweiten Endabschnitt 12 beispielsweise verklebt oder auf sonstige Art und Weise fest mit diesem verbunden sein. Der zweite Federschuh 24 umfasst einen plattenförmigen Basisabschnitt 25 mit zwei seitlichen Armen 26, 27, zwischen denen der zweite Endabschnitt 12 angeordnet ist. Der Basisabschnitt 25 kann beispielsweise mit dem zweiten Endabschnitt 12 verklebt sein.
An dem zweiten Federschuh 24 ist eine zweite Lagerstelle 28 vorgesehen. Die zweite Lagerstelle 28 kann als zylinderförmiger, insbesondere als halbzylinderförmiger Körper ausgebildet sein, welcher sich unterseitig, das heißt dem zweiten Endabschnitt 12 abgewandt, aus dem Basisabschnitt 25 heraus erstreckt. Die zweite Lagerstelle 28 kann abweichend hiervon auch lediglich eine V-förmige oder eine klingenförmige Geometrie aufweisen.
Für den Fall, dass die zweite Lagerstelle 28 zylinderförmig aufgebaut ist, kann diese rotationssymmetrisch zu einer Drehachse 29 aufgebaut sein. Die Drehachse 29 ist je nach Verformungszustand der Blattfedereinrichtung 7 entweder schräg zu der Hochrichtung y oder senkrecht zu dieser angeordnet. Für den Fall, dass die Drehachse 29 senkrecht zu der Hochrichtung y orientiert ist, ist diese parallel zu der Tiefenrichtung z orientiert. Die Position der Drehachse 29 verändert sich jedoch je nach dem Verformungszustand der Blattfedereinrichtung 7. Die zweite Lagerstelle 28 weist nur einen rotatorischen Freiheitsgrad, nämlich um die Drehachse 29, auf. Weitere Freiheitsgrade weist die zweite Lagerstelle 28 bevorzugt nicht auf. Die Drehachse 29 liegt in der Ebene E. Dabei können sich die Drehachse 23 und die Drehachse 29 schneiden. Bevorzugt ist die Drehachse 29 schräg zu der Drehachse 23 platziert.
In einer Weiterbildung der Blattfedervorrichtung 6 kann jedoch auch die zweite Lagerstelle 28 mehrere Freiheitsgrade aufweisen. Die zweite Lagerstelle 28 kann hierzu beispielsweise ebenfalls einen wie zuvor erläuterten Kugelkopf aufweisen. Ein unerwünschtes Verdrehen der Blattfedervorrichtung 6 kann in diesem Fall dann beispielsweise durch andere geeignete Maßnahmen verhindert werden. Besonders bevorzugt weist die zweite Lagerstelle 28 jedoch nur einen Freiheitsgrad auf.
Die Blattfedervorrichtung 6 unterscheidet sich von der Blattfedereinrichtung 7 dadurch, dass die Blattfedervorrichtung 6 neben der Blattfedereinrichtung 7 die Federschuhe 14, 24 mit den Lagerstellen 18, 28 aufweist. Die Federschuhe 14, 24 sind hingegen nicht Teil der Blattfedereinrichtung 7. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die Federschuhe 14, 24 fest, insbesondere unlösbar, mit der Blattfedereinrichtung 7 verbunden sind.
Die 4 zeigt eine schematische Rückansicht einer Ausführungsform eines Fahrwerks 30 des Fahrzeugs 1 in einem ausgefederten Zustand Z1. Die 5 zeigt eine weitere schematische Rückansicht des Fahrwerks 30 in einem eingefederten Zustand Z2. Die 6 zeigt eine schematische Aufsicht des Fahrwerks 30 in dem ausgefederten Zustand Z1. Die 7 zeigt eine weitere schematische Aufsicht des Fahrwerks 30 in dem eingefederten Zustand Z2. In den 4 und 5 ist die Blattfedervorrichtung 6 nur sehr stark schematisiert dargestellt. In den 6 und 7 ist die Blattfedervorrichtung 6 überhaupt nicht dargestellt. Zur Erläuterung der Funktion der Blattfedervorrichtung 6 wird nachfolgend auf die 4 bis 7 gleichzeitig Bezug genommen.
Das Fahrwerk 30 umfasst neben dem Rad 4 einen Querlenker 31. Der Querlenker 31 kann über einen nicht gezeigten Radträger an das Rad 4 angebunden sein. Der Querlenker 31 kann zwei V-förmig angeordnete Streben 32, 33 umfassen. Die Streben 32, 33 sind über Befestigungspunkte 34, 35 mit einem nicht gezeigten Fahrgestell des Fahrzeugs 1 beweglich verbunden. Dabei ermöglichen die Befestigungspunkte 34, 35 ein Verschwenken des Querlenkers 31 um die Querrichtung x. Abweichend von den 4 und 5 können anstatt eines Querlenkers 31 zwei in der Hochrichtung y übereinander platzierte Querlenker 31 vorgesehen sein. Eine Fahrtrichtung F des Fahrzeugs 1 ist entlang der Querrichtung x orientiert.
Die erste Lagerstelle 18 ist an einen Karosserieanbindungsbereich 36 angebunden. Beispielsweise ist die Kugelpfanne 20 fest mit dem Karosserieanbindungsbereich 36 verbunden, beispielsweise mit diesem verschraubt. Der Karosserieanbindungsbereich 36 kann Teil der Karosserie 2 sein. Bei einem Verbringen des Fahrwerks 30 von dem in den 4 und 6 gezeigten ausgefederten Zustand Z1 in den in den 5 und 7 gezeigten eingefederten Zustand Z2 bewegt sich das Rad 4, wie in der 5 mit Hilfe eines Pfeils 37 angedeutet, entlang der Hochrichtung y nach oben. Gleichzeitig bewegt sich das Rad 4 jedoch aufgrund der Geometrie des Querlenkers 31 auch entlang der Querrichtung x beispielsweise nach vorne, wie dies in der 7 mit einem Pfeil 38 angedeutet ist. Die Bewegung des Rads 4 ist grundsätzlich von der Geometrie des Fahrwerks 30, insbesondere des Querlenkers 31, abhängig.
Diese Bewegung des Rads 4 entlang der Querrichtung x führt dazu, dass sich ein an dem Querlenker 31 vorgesehener Querlenkeranbindungsbereich 39 der zweiten Lagerstelle 28 gegenüber dem ausgefederten Zustand Z1 (6) entlang der Querrichtung x um einen Versatz a nach vorne bewegt. Gleichzeitig verkippt der Querlenkeranbindungsbereich 39 mitsamt der Drehachse 29 der zweiten Lagerstelle 28 um die Hochrichtung y um einen Kippwinkel α. Es erfolgt ferner auch eine Verkippung um die Querrichtung x.
Um nun eine unerwünschte Torsionsbelastung der Blattfedereinrichtung 7 aufgrund der Verkippung des Querlenkeranbindungsbereichs 39 um die Hochrichtung y zu verhindern, kann mit Hilfe der ersten Lagerstelle 18 der Kippwinkel α derart ausgeglichen werden, dass sich die erste Lagerstelle 18 um den Kippwinkel α gegenüber der Kugelpfanne 20 verdreht. Der Versatz a kann zum einen dadurch ausgeglichen werden, dass die erste Lagerstelle 18 auch einen rotatorischen Freiheitsgrad um die Tiefenrichtung z aufweist und dass die zweite Lagerstelle 28 eine Verkippung des zweiten Federschuhs 24 um die Drehachse 29 ermöglicht.
Es ist somit möglich, die Blattfedereinrichtung 7 vor einer Torsionsbelastung oder einem Querverzug zu schützen. Es erfolgt eine Belastung und eine Federwirkung bevorzugt im Wesentlichen nur entlang der Hochrichtung y beziehungsweise entlang der Drehachse 23. Es ist somit möglich, unnötige und für den Faserverbundkunststoff nachteilige Lastfälle zu entkoppeln und zu eliminieren. Es ergibt sich hierdurch eine optimale Nutzbarkeit der Eigenschaften von Faserverbundkunststoffen. Die Blattfedervorrichtung 6 kann gewichtsreduziert hergestellt werden. Die Eigenschaften anisotroper Werkstoffe, insbesondere des Faserverbundkunststoffs, können für das Federkonzept optimal genutzt werden.
Die Blattfedereinrichtung 7 kann einteilig ausgeführt werden. Hierdurch ergibt sich eine signifikante Kostenersparnis. Die Blattfedereinrichtung 7 kann alternativ jedoch auch mehrteilig ausgeführt sein. Es kann eine weitere Designoptimierung erfolgen, wodurch sich ein höherer Leichtbaueffekt ergibt. Dies ergibt sich daraus, dass eine belastungsoptimierte Auslegung der Blattfedervorrichtung 6 möglich ist und somit unnötige Lastfälle nicht berücksichtigt und unnötigerweise herauskonstruiert werden müssen. Auch die Federschuhe 14, 24 können leichter ausgeführt werden. Durch das geringere Gewicht der Blattfedervorrichtung 6 kann sich auch eine schnellere Reaktionsbewegung des Fahrwerks 30 in die für die jeweilige Fahrsituation optimale Fahrwerksposition ergeben. Hierdurch ergibt sich eine bessere Fahrdynamik und eine erhöhte Sicherheit.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Karosserie
3: Innenraum
4: Rad
5: Rad
6: Blattfedervorrichtung
7: Blattfedereinrichtung
8: Blattfederabschnitt
9: Umlenkungsabschnitt
10: Bereich
11: Endabschnitt
12: Endabschnitt
13: Faser
14: Federschuh
15: Basisabschnitt
16: Arm
17: Arm
18: Lagerstelle
19: Kugelgelenk
20: Kugelpfanne
21: Mittelpunkt
22: Dichtelement
23: Drehachse
24: Federschuh
25: Basisabschnitt
26: Arm
27: Arm
28: Lagerstelle
29: Drehachse
30: Fahrwerk
31: Querlenker
32: Strebe
33: Strebe
34: Befestigungspunkt
35: Befestigungspunkt
36: Karosserieanbindungsbereich
37: Pfeil
38: Pfeil
39: Querlenkeranbindungsbereich
a: Versatz
E: Ebene
F: Fahrtrichtung
g: Schwerkraftrichtung
x: Querrichtung
y: Hochrichtung
z: Tiefenrichtung
Z1: ausgefederter Zustand
Z2: eingefederter Zustand
α: Kippwinkel

Claims

Blattfedervorrichtung (6) für ein Fahrzeug (1), mit einer Blattfedereinrichtung (7), die aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt ist, einer an einem ersten Endabschnitt (11) der Blattfedereinrichtung (7) vorgesehenen ersten Lagerstelle (18) zum Lagern der Blattfedervorrichtung (6) an dem Fahrzeug (1), wobei die erste Lagerstelle (18) genau drei rotatorische Freiheitsgrade aufweist, und einer an einem dem ersten Endabschnitt (11) abgewandten zweiten Endabschnitt (12) der Blattfedereinrichtung (7) vorgesehenen zweiten Lagerstelle (28) zum Lagern der Blattfedervorrichtung (6) an dem Fahrzeug (1), wobei die zweite Lagerstelle (28) genau einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweist.
Blattfedervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerstelle (18) einen rotatorischen Freiheitsgrad um eine Hochrichtung (y) der Blattfedereinrichtung (7), einen rotatorischen Freiheitsgrad um eine Querrichtung (x) der Blattfedereinrichtung (7) und einen rotatorischen Freiheitsgrad um eine Tiefenrichtung (z) der Blattfedereinrichtung (7) umfasst, wobei die Hochrichtung (y), die Querrichtung (x) und die Tiefenrichtung (z) senkrecht zueinander orientiert sind.
Blattfedervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genau eine rotatorische Freiheitsgrad der zweiten Lagerstelle (28) um eine senkrecht oder schräg zu der Hochrichtung (y) angeordnete Drehachse (29) orientiert ist.
Blattfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerstelle (18) ein Kugelkopf eines Kugelgelenks (19) ist.
Blattfedervorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Kugelpfanne (20) des Kugelgelenks (19), wobei die erste Lagerstelle (18) zumindest abschnittsweise in der Kugelpfanne (20) aufgenommen ist.
Blattfedervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerstelle (18) und/oder die Kugelpfanne (20) kunststoffbeschichtet, insbesondere mit Polytetrafluorethylen beschichtet, ist.
Blattfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lagerstelle (28) eine zylinderförmige Geometrie aufweist.
Blattfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, gekennzeichnet durch einen an dem ersten Endabschnitt (11) angebrachten ersten Federschuh (14), der die erste Lagerstelle (18) umfasst, und einen an dem zweiten Endabschnitt (12) angebrachten zweiten Federschuh (24), der die zweite Lagerstelle (28) umfasst.
Blattfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedereinrichtung (7) ein einteiliges Bauteil ist.
Blattfedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedereinrichtung (7) eine Vielzahl von Blattfederabschnitten (8) und eine Vielzahl von Umlenkungsabschnitten (9) umfasst, wobei jeweils ein Umlenkungsabschnitt (9) zwei benachbarte Blattfederabschnitte (8) miteinander verbindet.
Fahrwerk (30) für ein Fahrzeug (1) mit zumindest einer Blattfedervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1-10, einem an dem Fahrzeug (1) vorgesehenen Karosserieanbindungsbereich (36), an dem die erste Lagerstelle (18) gelagert ist, und einem Querlenker (31) mit einem Querlenkeranbindungsbereich (39), an dem die zweite Lagerstelle (28) gelagert ist.
Fahrwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerstelle (18) bezüglich einer Schwerkraftrichtung (g) oberhalb der zweiten Lagerstelle (28) angeordnet ist.
Fahrwerk nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Querlenker (31) von einem ausgefederten Zustand (Z1) in einen eingefederten Zustand (Z2) und umgekehrt verbringbar ist, wobei der Querlenkeranbindungsbereich (39) bei einem Verbringen des Querlenkers (31) von dem ausgefederten Zustand (Z1) in den eingefederten Zustand (Z2) um einen Kippwinkel (α) verkippt, und wobei die erste Lagerstelle (18) den Kippwinkel (α) ausgleicht.
Fahrwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querlenkeranbindungsbereich (39) bei dem Verbringen des Querlenkers (31) von dem ausgefederten Zustand (Z1) in den eingefederten Zustand (Z2) um einen Versatz (a) bewegt, wobei die zweite Lagerstelle (28) den Versatz (a) ausgleicht.
Fahrzeug (1) mit einer Blattfedervorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1-10 und/oder einem Fahrwerk (30) nach einem der Ansprüche 11-14.