DE1483024A1 - Konische oder sich verjuengende Blattfeder - Google Patents

Description

Konische oder sich verjüngende Blattfeder

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf eine verbesserte konische oder sich verjüngende Blattfeder und betrifft insbesondere Blattfedern für Einzelaufhängungen oder Blattfederaufhängungsgruppen in Kraftfahrzeugen. ■'■" ^:

Es. war lange Zeit Standardpraxis, bei Fahrzeugen zur Aufnahme von Straßenstößen übliche, aus mehreren Blattfedern bestehende Federbündel zu verwenden. Derartige Federbündel sind im allgemeinen zur Aufnahme eines großen.Prozentsat- . zes von normalen Straßenstößen,,ge eignet. Diese-,.Bündel sind jedoch unerwünscht schwer, und zwischen den Blattfedern wird e-iiie "be'trächtliehe¹ Heizung erzeugt, die in nachteiliger Weise die Federauslenkung durch eine Erhöhung der Federkonstante beeinflußt. Ein anderer schwerer Nachteil des aus mehreren· Blattfed.ern bestehenden^ Fe.der.bünd^ls^ ^st der, daß es im allgemeinen unmöglich ist, unter verschiedenen Straßenbedingungen eine gleichförmige Federkonstante zu

erzielen,

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BAD ORIGJ_NAL

erzielen, wobei die gleichen Belastunjsstufenveränderungen die gleichen iPederauslenkungsverilnderungen hervorrufen» . -

Bei einem-Versuch, diese bei Blattfederbündeln vorhandenen Probleme auszuschalten, wurde der Versuch unternommen, parabolische sich verjüngende Stahlblattfedern, zu entwickeln und die vorliegende Erfindung besieht sieh auf eine -weitere Verbesserung derartiger Federn, um ganz erheblich die .Dauerfestigkeit dieser Federn zu w erhöhen. . ·

Unter den Hauptfaktoren, denen eine Verminderung der Dauerfestigkeit und/ demzufolge Brüche zugeschrieben werden, gehören die Dekarburierung der-Hetalloberflächenschichten, Oberflächenunregelmäßigkeiten, die eingewalzte Splitter vana Oxyd eins chlüs se umfassen und di.e Einwirkung bestimmter mechanischer Behandlungen.

fe Uiii die'Dauei'festigkeit und darnit- den Widerstand gegen "Jiirmüdung zu verbessern, wurden bisher die: Blattfedern nach -einer ¥ärmbehandlun.g unter Spannung'-kugeIges'trahlt, Jedoch wurde bisher der erwartete Prozentsatz des Anstieges . der -'Lebensdauer der Blattfedern Tdiirch^^die ;Eu-:_: ge-letrahlung unter Spannung nicht -vollständig;;err eicht:·

. ! -Duröh äie Erfindung wird ein-^;neues^ verbessertes^: Ver- -

fahren

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•fahren zur Herstellung sich verjüngender Blattfedern geschaffen, bei welchen die Blattfeder wenigstens auf · bestimiaten Oberflächen einer Schleif bearbeitung unterzogen wird, um Dekarburierungsfilme, Oberflächenunregelmäßigkeiten, Splitter und Oxyde zu entfernen, ehe die Feder gewalzt und kugelgestrahlt oder unter Zug kugelgestrahlt wird und zwar nach einer 'Wärmebehandlung_o Bs wurde gefunden, daß durch ein derartiges Schleifen des Eohlings vor dem Walzen und vor dem Kugelstrahlen unter Zug eine sich verjüngende Blattfeder von unerwarteter Dauerfestigkeit und ganz außerordentlich erhöhter , Dauerfestigkeit erhalten wird, derglichen mit der Dauerfestigkeit von sich verjüngenden Blattfedern, die ohne die neuartige Schleifbearbeitung unter Zug kugelgestrahlt sind. Bei der Erfindung wird deshalb ein vorbereitendes Schleifen verwendet, um den Vorteil einer "Verlängerung der lebensdauer der Blattfeder zu erzielen. Obwohl es bevorzugt ist, die Schleifbearbeitung vor den Arbeitsgängen des Walzens, der Wärmebehandlung und der Kugelstrahlung durchzuführen kann jedoch alternativ die Schleifbe.arbeitung nach dem Konischwalzen erfolgen.

Bs ist ein Hauptziel· uer vorliegenden Erfindung, eine neue sich verjüngende Blattfeder zu schaffen, die aus einem Federstahlrohling hergestellt ist, der der Heihenfolge nach konisch gewalzt und wenigstens auf der Seite,

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die

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die die Zugoberfläche der fertigen Blattfeder wird, unter Spannung kugelgestrahlt ist, wobei diese Zugoberfläche vor der Kugelstrahlung unter Spannung einer Schleifbearbeitung unterworfen, wird, sodaß die unter Zug kugelgestrahlte Oberfläche im wesentlichen frei von dekarburiertem Metall und Oberflächenunregelmäßigkeiten ist.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine neue Blattfeder zu schaffen, bei welcher die Zugoberfläche und die benachbarten Seitenkanten vor dem Kugelstrahlen unter Spannung der Zugoberfläche geschliffen werden.

Weiterhin ist ein Ziel der Erfindung in der Schaffung einer Aufhängeanordnung für Kraftfahrzeuge zu sehen, wobei ein Futter für die Feder vorgesehen ist, welches an der erfindungsgemäßen Blattfeder und zwar an der vorbestimmten mittleren Einspannzone befestigt wird, um die Ausbildung von hohen Spannungskonzentrationen in diesem Bereich zu verhindern.

Weitere Ziele der Erfindung sollen in der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden, wobei die Figuren der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, weiche die vorbereiten ■ de Oberflächenschleifbearbeitung eines flachen Stahlfederrohlings gemäß der Erfindung darstellt,'

909804/0908 _{Wff 9} bad

FIg. 2 eine schematische Ansicht eines Induktionserhitzungsofens zur Erhitzung des geschliffenen Blattfederrohlings auf Wärmtereitungstemperatür,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Yorrichtung zum Konischwalzen oder zum Walzen in die sich verjüngende form,

FIg. 4 eine,schematische Ansicht einer gegebenenfalls vorgesehenen Torrichtung zum Durchstoßen und Bohren der leder, wobei diese Vorrichtung verwendet wird, wenn bei einer leder eine Öffnung erforderlich 1st,

Flg. 5 eine Seitenansicht einer sich verjüngenden Blattfeder nach dem Walzen und dem Bohren,.

Flg. 6 eine .schematische Ansicht eines gegebenenfalls vorgesehenen Brhitzungsofens,. der dazu dient, die Blattfeder zur Ausbildung von Federaugen vorzubereiten, falls dies erforderlich ist,

Flg. 7 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, die vorgesehen werden kann, um Federaugen anzubringen, wenn dies erforderlich 1st,

FIg. 8 eine schematische Ansicht eines Ofens, um eine Blattfeder zur Vorbereitung einer Biegung zu

... . . . erhitzen, .

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Figv 9 eine schema ti sehe Ansicht einer Vorrichtung zur Biegung einer Blattfeder,

I¹Xg. 10 eine schematische Ansicht eines Temperofens für eine Blattfeder,

I¹Ig. 11 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, zum Kugelstrahlen einer Feder unter Zug,

I¹Ig. 12 eine schematische Ansicht einer Vorspannvorrichtung,

Fig. 15. eine schematische Ansicht einer Blattfederprüfstation

Fig» 14 eine schematische Ansicht einer Blattfederbeschichtungsstation, um einen korrosionsbeständigen Film auf die fertige Blattfeder aufzubringen,

Fig. 15 eine vergrößerte Sehnittansicht der Blattfeder;,, die im einzelnen den Schleifvorgang darstellt,

Fig. 16 eine weitere vergrößerte Teilschnittansicht einer Seite der Blattfeder vor der Schleifbearbeitung und

Fig. 17 eine Ansicht der fertigen neuen Blattfeder in ihrer in einem Fahrzeug eingebauten lage, wobei das neue Futter zwischen der Feder und der Einspanneinrichtung eingesetzt ist.

— RAD ORIGINAL

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"Es sei auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein Stahlfederrohling oder Knüppel 40 mit flachen Seiten, der auf die richtig« Länge zugeschnitten ist, ist in einer Schleifvorrichtung

42 angeordnet, um die Oberfläche 44 des Rohlings 40 zu schleifen, welche die Zugoberfläche der Blattfeder werden soll, wenn diese Blattfeder fertiggestellt ist» Die Vorrichtung 42 weist vorzugsweise Schleifbänder 46 auf, die gegen die Oberfläche 44 anliegen. Die Schleifvorrichtung. 42 weist ebenfalls Schleifbänder oder dergleichen (siehe ^ig·. 15) auf, um beide Kantenflächen 41 und

43 neben der Zugseite des Rohlings zu schleifen. Obwohl es für einige Federn genügen kann, lediglich die Zug— oberfläche zu schleifen, wurde es als ein wesentlicher Teil der Erfindung befunden, daß das Schleifen sowohl der Oberfläche 44 als auch der benachbarten Kantenoberflächen 41 und 43 außerordentlich vorteilhaft ist, um weiter die Dauerfestigkeit der Feder zu erhöhen. Andere Formen von Schleifmaschinen, die nicht dargestellt sind, können ebenfalls verwendet werden, wie beispielsweise Schleifräder oder Schleifscheiben. Durch das erfindungsgemäße Schleifen der Oberfläche 44 und der ^antenober— flächen 41 und 43 werden alle Dekarburierungsfilme, Oberflächenunvollständigkeiten, Splitter und Oxyde entfernt und es werden glatte, flache Oberflächen erzeugt. Ea wurde beispielsweise gefunden, daß eine typische Stahlblattfeder eine dekarburierte Oberflächenschicht von etwa 0,037 Zentimeter Tiefe hat, wobei die Härte von

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einer 909804/0908

einer äußeren Oberflächenhärte von einem Rockwell-Härtegrad 0 30 bis zu einer inneren gleichförmigen lederhärte von etwa 46 Rockwellhärtsgrade C reicht. Diese schädliche Schicht wurde von der Zugseite und den "benachbarten Kanten durch den SchleifVorgang entfernt, um eine Blattfeder mit hoher Qualität zu erzeugenο

Es sei nun speziell auf die Figuren 15 und 16 Bezug genommen. Der Rohling 40 ist im Schnitt dargestellt und weist eine untere Oberfläche 47 auf, welche die Kompressionsoberfläche wird und eine obere Oberfläche 44» welche die Zugoberfläche wird. Beide Oberflächen sind seitliche durch gegenüberliegende Kantenoberflächen 41 und 43 miteinander verbunden.

TTm die Zugoberfläche 44 zu schleifen, wird der Rohling 40 auf den Tisch der Schleifmaschine 116, einen Förderer oder dergleichen gelegt, wobei die Zugoberfläche oben liegt und eine Anzahl von Schleifscheiben, Schleif bändern 46 usw. werden gegen die Zugoherflache 44 angelegt. Die äußerste Schleifeinrichtung 49 erstreckt sich um die Kanten 45 der Kantenoberflächen 41 und herum, um gleichzeitig die oberen Teile der Seiten unmittelbar neben der Zugseite 44 zu schleifen.

Es sei auf Fig. 16 Bezug genommen» Wenn der Rohling

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aus dem Walzwerk kommt, weist dieser eine Oberflächenschicht aus dekarburiertem Material 118 auf» die sich kontinuierlich über alle Oberflächen oder lediglich . über einen leil dieser Oberflächen erstrecken kann. Diese Oberflächendekarburierung ist nachteilig und, ■verhindert eine wirksame Oberflächenbehandlung des Blattfederrohlings beim Konischwalzen, beim Kugelstrahlen uswo und zwar insbesondere auf der Seite, die zur Zugoberfläche werden soll« Beispielsweise können während des Konischwalzens Grate oder Splitter in die . Oberfläche eingepreßt werden, und dies führt zum Auftreten von Spannungserhöhungen in der Oberflächenschicht der Zugseite und diese Stellen können zvim Ausgangspunkt von Ermüdungsbrüeheη werden und führen zu einem frühen Bruch der Blattfedern.

Obwohl die D ekarburie rungs schicht durch ein Schleifen an allen Oberflächen des Rohlings entfernt werden kann, ist es lediglich erforderlich, diese von der Seite zu entfernen, die zur Zugseite der Feder wird und von den Teilen der Seiten, die unmittelbar neben der Zugseite liegen, wie es in ligX.16 angezeigt ist, da die Kantenteile¹ der Seiten, die sicti von der Zugseite aus erstrecken, Zugbeanspruchungen unterworfen werden, und falls lediglich die Zugseite geschliffen wird, und falls Dekarburierungsschichten an den Bckenflächen 41 und'43 verbleiben, können früh Ermüdungsbrüche auftreten, die

an den Oberflächenunvollständigkeiten der hohen Zugspannungen unterworfenen Eckenoberflächenkanten auftreten.

Vorzugsweise erstreckt sich das Schleifen der Seitenkanten, wie in Jig. 16 gezeigt, über etwa 35 "ß> des nach unten gerichteten Abstandes von den Ecken 45· Die Ecken 45 sind vorzugsweise abgerundet, um scharfe Kanten zu vermeiden, in denen sich Spannungen konzentrieren könnten. -

Die Seite 47 des Zuschnitts 40, die der sog. Zugoberfläche 44 gegenüberliegt, wird die KompressionsOber— fläche und kann ebenfalls in der gleichen Weise ge- . · schliffen werden wie die Oberfläche 44, obwohl dies' -^: nicht erforderlich ist und diese Oberfläche kann vor " der endgültigen Wärme be hand lung kugelgestrahlt werden', um den Rohling zu reinigen und um Splitter und Grate zu entfernen, die beim -Walzen im Walzwerk entstanden sind. Jedoch ist ein Schleifen oder Kugelstrahlen der Seite 47 des Rohlings 40, die der Zugseite 44 gegenüberliegt, normalerweise nicht erforderlich, da das Vorhandensein von dekarburierteii Schichten und Spannungserhöhungen an der Oberfläche, die lediglich Kompressionen ausgesetzt ist, der langen Lebensdauer der Feder nicht entgegensteht.

Ans chli e ßend

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•Anschließend an das Schleifen -wird der Rohling 40 dann in einen geeigneten Ofen 54 (Fig.2) auf eine "Temperatur von 1200°! bis 2250⁰I¹ erhitzt, um den Rohling auf das Warmwalzen in die sich verjüngende Form vorzubereiten. Die Erwärmung des Rohlings 40 wird vorteilhafterweise jedoch nicht notwendigerweise durch eine Induktionserhitzung durchgeführt, um eine graduelle Zunahme der Temperatur zu den Enden des Rohlings 40 hin zu erteielen und zwar in Abhängigkeit von der Warmwalzbearbeitung, die bei der Formung zur sich verjüngenden Form erforderlich ist» Diese Behandlung setzt das Kornwachstum in Federrohlingsbereichen auf ein Minimum herab, die verhältnismäßig geringen Warmbearbeitungen beim Walzen ausgesetzt sind und diese Wärmebehandlung wird durch eine spezielle Auslegung der Induktionsheizvorrichtung in einfacher Weise durchgeführt.

Machdem der Rohling 40 auf seine Warmbearbeitungstemperatur erhitzt'ist, wird er dann zu einer Walzvorrichtung 56 (Fig.3) geführt, und in dieser Torrichtung wird der Rohling in eine sich verjüngende oder konische Form warmgewalzt. Alternativ können die Oberfläche 44 und die benachbarten Kantenseiten 41 und 43 auch nach der Wärmebehandlung im Ofen 54 und vor dem Konischwalzen in der Vorrichtung 56 geschliffen werden.

Bei sich verjüngenden Blattfedern muß die Feder derart

gestaltet ■

909BOi/0 908" bm omaww.-

gestaltet sein, daß die Betriebsspannungen gleichförmig über die Länge der Feder verteilt werden. Mit anderen Warten muß die Feder eine .veränderliche Stärke oder eine veränderliche.Breite oder sowohl eine veränderliche Stärke als auch eine veränderliche Breite haben. Um die Herstellung zu vereinfachen und um die Kosten zu vermindern und aus anderen Gründen wird bevorzugt eine sich verjüngende Blattfeder hergestellt, bei der sich lediglich die Stärke veränderte Die Verjüngung erstreckt sich vorzugsweise von einer maximalen ■ Stärke in der Mähe des Federmontageblockes oder am Federmontageblock aus bis zu einer minimalen Stärke an den Enden der Feder oder in der Nähe der Enden der Feder. Die Federenden können eine konstante Stärke haben, um Befestigungsaugen ausbilden zu können.

Um die im vorstehenden dargelegte, sich verjüngende Form zu erhalten, kann der Rohling 40 vorzugsweise gemäß einem Verfahren und mit einer Vorrichtung konisch gewalzt werden, die in der US-Patentschrift 3 145 591 beschrieben werden« Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind in Figo 3 lediglich in einem derartigen Ausmaß schematisch dargestellt, welches zum Verständnis der Erfindung erforderlich erscheint» Diese Vorrichtung ist zur Erzeugung von schweren Blattfedern geeignet und für leichte Blattfedern kann eine Walzvorriehtung verwendet werden, wie sie in der US-Patentanmeldung

Serial ]

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Serial Ho. 205 333 vom .26. Juni 1962 beschrieben wird.

Um eine einzelne-Blattfeder herzustellen, die über einen entsprechenden Auslenkungsbereich zufriedenstellende Aufhängungseigenschaften aufweist» ist die Stärkentoleranz der Feder längs des sich verjüngenden Seiles auf einen Wert von plus oder minus 0,012 Zentimeter gegenüber einer gewünschten theoretischen parabolischen form gehalten. Die Oberfläche des Rohlings 40» die verjüngt wird, und die entweder die Zugoberflache 44 oder die gegenüberliegende DrufSkoberfläche 47 sein kann, muß aus diesem Grund unter anderem im wesentlichen frei von spannungserhöhenden Oberflächendefekten sein und dieser Zustand muß beim Walzvorgang.aufrecht erhalten werden. Die Ausbildung der Verjüngung kann, wie bereits dargelegt, entweder an der Zugoberfläche oder an der Kompresf sionsoberfläche der Blattfeder erfolgen«

Wie Fig» 3 zeigt, wird der warme Rohling in ein Formgesenk 58 eingegeben, welches an einem Träger 60 der Maschine. 56 angeordnet ist. Eine Formwalze 62, die um eine Achse quer zur Längsachse des Rohlings 40 drehbar montiert ist, wird dann in Längsrichtung längs des Rohlings abgewälzt und zwar ausgehend von dem Mittelab- schnitt des Rohlings und diese Walze wird zuerst zu einem Ende und dann zum anderen Ende hin bewegt. Wie im . vorstehenden dargelegt, kann die Blattfeder an beiden

Buden

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Enden in Abschnitte von gleichförmiger Stärke auslaufen, damit Befestigungsaugen angebracht werden können. Wenn eine einzelne Walze 62 verwendet wird, wird die ' Verjüngung an einer Hälfte des Rohlings 40ausgebildet. Die Lage des Rohlings 40 wird dann Ende gegen Ende "umgekehrt, und die andere Hälfte des Rohlings 40 wird verjüngt oder konisch geformt. Bei einer doppelt bestückten Maschine ist ein Umdrehen des Rohlings nicht erforderliche Die Walze wird gegen den Rohling 40 mittels einer Führungsfläche 54 gedruckt, die oberhalb des Formgesenks 58 hängt und die derart montiert ist, daß sich diese Führungsfläche in Längsrichtung des Rohlings bewegen kann. Wenn sich die Führungsflache 64 bei der Darstellung in Fig. 3 nach rechts bewegt, drückt diese Fläche die Walze 62 gegen den Rohling 40, der gegen eine Bewegung festgehalten ist. Die Walze 62 wird deshalb über die Oberfläche 44 des Rohlings durch den Reibungseingriff zwischen der Walze 62 und dem Rohling 40 und zwischen der Führungsfläche 64 und nicht dargestellten Führungsflächennachlaufrollen vorwärts bewegt, wobei diese Rollen an jedem Ende der Walze 62 angeordnet sind und mit dieser ein Ganzes bilden.»

ITm die Genauigkeit" der'konischen Form oder der Verjüngung aufrecht zu erhalten, ist es sehr wichtig, daß keine Grate oder Splitter oder anderer Schmutz zwischen den sich berührenden Oberflächen der Walze 62 und des Roh-.

lings

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BAD

-is- H83024

. lings 40 oder der Führungsfläche 64 und der Führungsrollen gelangt» Die Kontur der Führungsfläche 64 ist derart, daß diese sich gegen die Walze 62 anlegt und diese -vorwärts "bewegt, wobei die Walze-62 den Rohling 40 auf die gewünschte sich verjüngende Form walzt. Dadurch wird eine sich verjüngende Blattfeder hergestellt, die in den 3Pig. 3 und 5 mit 65 "bezeichnet ist und die konische Oberflächen 66 aufweist. Wenn es gewünscht ist, daß die Blattfeder eine konstante Breite hat und lediglich sich in der Stärke verjüngt, wird das Formgesenk 58 mit einem in Längsrichtung sich erstreckenden Hohlraum ausgebildet, der es verhindert, daß sich das Metall seitlich ausbreitet.

Im Anschluß an diesen Walzvorgang zur Herstellung der sich verjüngenden Form wird die halbfertige, sich verjüngende Blattfeder 65 zu einem Heizofen 68 (Fig„S) geführt, und dort wird die Feder auf die Austen#ittemperatur erhitzt und"dies ist eine Vorstufe für die anschließende Formung der Wölbung. Wie in Fig. 9 gezeigt, wird die Biegung oder Wölbung dadurch hergestellt, daß die derart erhitzte Blattfeder zwischen gekrümmten komplementären oberen und unteren G-esenkteilen 72 und 74 eingespannt wird ο Die Gesenkt eile 72 und 74 sind bezüglich der gewünschten Krümmung,der fertigen Blattfeder derart geformt, daß Änderungen in der Höhe der Biegung insbesondere während des Vorspannens möglich sind«, Die Tor-

BADORiGlNAL

:. ■ : ;■ ·. ; richtung,

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richtung, die die Gesenkhalterungen 72 und 74 aufweist, wobei die Blattfeder 65 zwischen diesen Teilen eingespannt ist, wird für eine Zeitdauer in Kühlöl eingetaucht, die ausreicht, daß eine martensitische Umwandlung in der Größenordnung von 95 ί° oder mehr erzielt wird. Während diese Umwandlung stattfindet, wird die halbfertige Blattfeder 65 unter hohem Einspanndruck zwischen den Gesenkhalterungen 72 und 74 gehalten, um eine Verformung oder "Verwerfung zu verhindern.

Nachdem die Blattfeder 65 aus dem Kühlöl herausgenommen ist, wird diese aus den Gesenkhalterungen 72 und herausgenommen und üblicherweise in einem Temperofen mit Fördereinrichtung (Pig.10) getempert, um Spannungen zu beseitigen, die in die Feder während des Formungs- und Kühlvorganges eingeführt werden können.

Im Anschluß an das Walzen in die sich verjüngende Form, an das Biegen und das Tempern, wird die Blattfeder 65 kugelgestrahlt oder unter Spannung gehämmert, wenigstens an der geschliffenen Zugoberfläche 44 und ebenfalls an den beiden in längsrichtung geschliffenen Seitenteilen der Oberflächen 41 und 43. Die Strahlvorrichtung kann irgend einen üblichen Aufbau haben, und es kann ein oder es können mehrere Strahlräder vorgesehen, sein. Zwei Strahlräder sind bei 77 und 78 in Fig. 11 dargestellt. Die Spannungsoberfläche 44 wird von den Rädern 77 und

BAD GfüGsNAL

aus 909804/0908

aus beschossen, während die Blattfeder durch geeignete Einspannvorrichtungen' in einem gespannten Zustand gehalten" wiM, wobei die leder beispielsweise in Längsrichtung gebogen lit.' Die'Schleüderräder können unter einem v/inkel angeordnet se in, um gleichzeitig die Kantenoberfläehen, die der Zugoberfläche 44· benachbart liegen, mitzUbesträhleh oder es können zusätzliche Räder für diesen Z\)eök vorgesehen sein_o Wenn die Kugelbestrahlung unter>Zug in spözieller Weise durchgeführt werden soll, so sollte'diese bei einer Zugspannung durchgeführt werden, die sehr dicht bei der Streckgrenze des Stahles liegt; ■'■'■'■ * ' .

Die Blattfeder 65« die vor der Kugelstrahlung unter Zug gekrümmt ist» wird vorzugsweise durch geeignete Mittel in eine im wesentlichen flache tage eingespannt. Ss sei bemerkt, daß andere übliche Kugelstrahlvorrichtungen verwendet werden können, wie beispielsweise Iiuftdüsen» Durch die Kugelstrählbehandlung werden schädliche Rest-Zugspannungen beseitigt, die in der Oberflächenschicht vorhanden sein könnten unr es werden in vorteilhafter Weise Kompressionsspannungen eingeführt.

Im Anschluß an die Kugelstrahlung unter Zug wird die Blattfeder vorzugsweise in die Voreinste11vorrichtung 86 eingegeben, die in B¹Ig. 12 dargestellt ist» Die Vorrichtung'86 weist eine feste Halterung 88 auf, die eine gekrü&iüte obere Oberfläche hat und über diese Ober—

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flache

_; , - is - H8302A

fläche wird die gebogene Blattfeder in umgekehrter Sichtung zur Betriebsrichtung durch. Stoßstangen 9.0 _ _: oder andere geeignete Mittel gebogen» Die Blattfeder .... wird um eine Strecke äusgelenkt, die die vorbestimmte maximale Betriebsauslenkung und die Streckgrenze des Materials übersteigt. Durch diese Einstellbehandlung..., wird die gezogene Blattfeder aus ihrer gekrümmten ,unbelasteten Form*ausgelenkt und wird durch eine flache-Form hindurchgeführt und wird dann in eine umgekehrt -. gekrümmte Form gebogen, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Diese Einstellbehandlung .stellt die normale .Krümraungshöhe wieder ein.und vermindert die Möglichkeit* daß · eine permanente Einstellung in der Blattfeder;-wahrend : des Betriebes auftritt und weiterhin werden Hestkompressionsspannungen.in der Zugoberflächenschicht zusätzlich zu,denen eingeführt, die durch das Kugelstrahlen eingeführt .wurden« Wenn die Blattfeder aus der Torrichtung herausgenommen wird, kehrt diese in .eine gewölbte Form zurück, die gegenüber der in Fig. 9 dargestellten, gewölbten Form etwas .entspannt ist. . .

lach der. .Anfangsschleif behandlung und vor.dem Kortischwalzen können wenigstens die geschliffene Spannungsoberfläche 44. und Qi ei Ie. der. benachbarten Kantenoberflächen 41 und 45 des .Rohlings 40 behandelt werden, damit'diese Flächen eine». Widerstand gegen die Ausbildung "von G-räten und Oxyden bekommen und zwar insbesondere dann,■ "

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wenn

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wenn "der Rohling konisch gewalzt -wird. Dies kann "beispielsweise in wirksamer Weise dadurch erfolgen, daß der geschliffene Rohling mit Lithiumdampf in Berührung gebrannt wird, während der Rohling im Ofen 54 erhitzt wird. Der Idthiumdampf haftet am Rohling und beschichte t diesen mit einem Film, der zusätzlich dazu, daß dieser die Ausbildung von Graten und Splittern oder Oxyden verhindert, auch als Schmiermittel beim Walzen wirkt«

Im Anschluß an diese Schutzbehandlung und vor dem Warmwalzen oder nach dem Warmwalzen kann in einigen Fällen der Rohling 40 mit Öffnungen für Befestigungsbolzen oder Zentrierungseinriclitungen versehen werden, wie es in Pig. 4 dargestellt ist. Aus Gründen, die noch dargelegt werden sollen, wird vorzugsweise die Anbringung einer Öffnung für den Befestigungsbolzen fortgelassen und stattdessen wird die Blattfeder mit Einpressungen oder Zapfen oder Vorsprüngen, und zwar vorzugsweise an der neutralen Achse der Kantenseiten der Feder oder ™ an der Kompressionsseite versehen, um die Feder anordnen und zentrieren zu können und um die Spannungserhöhungseffekte auszuschließen oder zu vermindern, die durch die Bohrung im Befestigungsbereich hervorgerufen werden, wie es insbesondere in der US-Patentanmeldung Serial Ho. 411 285 vom 16· November 1964 dargestellt underläutert ist.

Nach BAD ORIGINAL

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lach dem Eonischwalzen kann die teilweise fertiggestellte Blattfeder 65 gegebenenfalls einer weiteren Schleifbehandlung unterzogen werden, um alle Oberflächenunvollständigkeiten zu beseitigen, die während des Konischwalzens erzeugt wurden und zwar insbesondere auf der Zugoberfläche 44 und an den benachbarten Kantenoberflächen 41 und 43· Die Blattfeder 65 kann dann zu einer Blattfederprüfstation (Fig.13) gebracht werden und dort wird die Kontur der sich verjüngenden Blattfeder mittels einer genauen elektronischen Stärkenmessvorrichtung 98 oder mittels einer anderen üblichen Messvorrichtung überprüft. "Wie im vorstehenden dargelegt, ist die Aufrechterhaltung einer genauen Stärkenabmessung im Bereich der konischen Verjüngung von großer Wichtigkeit.

'Vor dem Biegen können Federbefestigungsaugen, falls gewünscht, wie in den Pig. 6 und 7 dargestellt, hergestellt werden und zwar dadurch, daß zuerst die Blattfeder 65 in einem rechten und linken Doppelofen 100, der in Fig. 6 dargestellt ist, erhitzt wird, wobei dieser Ofen einen-Förderer aufweist, und wobei dieser Ofen zwei gegenüberliegende Heizvorrichtungen 102 und 104 hat, die zu beiden Seiten eines Förderers 105 angeordnet sind* Die Blattfeder 65 wird quer zwischen den Ofen 102 und 104 hindurchgeführt, um die Federendabschnitte 106 zu

erhitzen. :

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erhitzen. Um die Herateilung der Befestigungsaugen zu vereinfachen, weisen die Endabtchnitte 106 vorzugsweise gleichförmige Stärken auf,Die öfen 102 _; und 104 'können irgend einen geeigneten üblichen Aufbau haben und vorzugsweise sind dieae Öfen gasbeheizt, um eine intensive Hitze zu erzeugen. Unmittelbar nach dem Erhitzen werden die Blattfederendabschnitte gleichzeitig zu Befestigungsaugen 108 umgeformt, wie es in Fig. 14 gezeigt ist. Die Herstellung der Augen kann mit jeder üblichen automatischen Formmaschine erfolgen, die beide Enden gleichzeitig bearbeiten kann, und die Formwalzen 110 aufweist, die in Fig. 7 gezeigt sind. . .

Mach dem Einstellen wird die fertige Blattfeder, die in Fig. 14 bei 112 dargestellt ist, vorzugsweise mit einer korrosionsfesten Beschichtung überzogen und zwar_; dadurch,, daß die Blattfeder in eine geeignete Beschichtungslösung 113 eingetaucht wird, ,die in einem,Behälter 114 enthalten ist. _; . ... . , .

Es, ist bevorzugt, $ie Zugseitenoberfläch_;e 44 und die . . benachbarten Kantenoberflächen 41 und,.43 vor dem XaIzen. in die sich verjuxende Form zu schleifen. Diese Ober- _:; flächen können jedoch alternativ nach dem XaIze,n in.· die, in Fig. 5 dargestellte. Form geschliffen werden und vor der Strahlbehandlung unter Spannung.

" BAD OSiGINAL

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~ 22 -

Eine Anzahl sich verjüngender Blattfederproben, die gemäß dem im vorstehenden beschriebenen Verfahren hergestellt wurden, wurden auf Ilrmüdungswiderstand in einer üblichen Ermüdungsprüfvorrichtung geprüft. Jede der lederproben wurde aus einem Stahl hergestellt, der eine Fließspannung über 190,000 Pfund pro Quadratzoll hat und die IPederproben wurden nach dein Schleifen der Zugseitenoberfläche und nach dein W ariawalzen beim Kugelstrahlen mit einer Spannung von 160,000 Pfund pro φ Quadratzoll belastet. Die Ermüdungsbelastungen einer jeden Probe waren zyklisch und lagen,zwischen 3450 Pfund und zwischen 16,000 Pfund. Die Anzahl der Belastungszyklen, die bis zum Bruch erforderlich waren und die Stelle, des Bruches sind in Tabelle 1 angegeben. '

Um die Überlegenheit der sich verjüngenden JPeder zu zeigen,.die gemäß der Erfindung hergestellt wurde und um die große Bedeutung des Schleifvorganges darzulegen, ~ wurde eine zweite Gruppe von. ffederproben in^ der -gleichen '«'/eise wie die Gruppe 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß die-sich-verjüngenden Blattfedern während des Kugelstrahlens nicht gespannt wurden. Die zweite Gruppe wurde Ermüdungsuntersuchungen unterzogen und zwar unter den gleichen Bedingungen wie die Federn der G-ruppe-1i-Die-Ergebnisse' sind in der Tabelle"2 dargestellt.

_?¥m.· die -Wichtigkeit des Schleifens und des Kugelstrahlens

Tenter

',- ... ■ i . ..: BAD Ca

.unter Spannung darzulegen, wurde eine dritte Probengruppe von Blattfedern in der gleichen Weise hergestellt ■wie die Gruppe 1 mit der Ausnahme, daß die geschliffenen Rohlinge nicht vor der Kugelstrahlbehandlung unter Zug geschliffen wurden. Diese Proben "wurden Ermüdungsbelastungen ausgesetzt und zwar unter den gleichen Bedingungen wie die Proben der Gruppen 1 und 2. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt.

ILLE I -

Probe Ur. Oberflächenbehandlung

Anzahl der Belastungszyklen bis zum Bruch

Stelle des Bruches

2
3

Bandgeschliffen

Unter Zug kugeIgestrahlt

bei 160.000 Pfund pro Quadratζoll

3,196,282 1,630,178

4,011,445

4 1/8 Zoll von der Mitte

5 1/4 Zoll von

•der Mitte

3 3/4 Soll von der lⁱütte

TABELLE II - PSOBEi! (SUPPE' II

Probe Hr. Oberflächenb ehandlung

Anzahl der Belastungs-i zyklen bis zum Bruch

Stelle des Bruches

1
2

Bandgeschliffen

nicht

unter Spannung kugelgestrahlt

67,698

110,748

80,910

4.0 Zoll von der Mitte

3«8 Zoll von der Mitte

4.1 Zoll von der KHtte

§09804/0901

TABELLE III

BAD ORIGINAL

TABELLE III - PROBSIGRüPPE III

Probe 35Tr;	Oberflächen	Anzahl--der	Stelle	des
	behandlung	Belastungs-	Bruches
		zyklen bis
		zum Bruch
1	nicht ge	44,671	6 1/16	Zoll von
	schliffen			der Mitte
2	kugelge	64,579	3 3/8	Zoll von
	strahlt un			der Mitte
	ter Spannung
3	hei,160,000	68,302	4 5/8	Zoll von
	Pfund pro			der Mitte
	Quadratzoll

Aus den Tabellen I, II und III· ist zu entnehmen, daß die mittlere Dauerfestigkeit der Proben bei 2.945.698, 86,452 und 59«184 lastwechselnd lag. Es ist klar, daß· die mittlere Dauerfestigkeit der Gruppe III, -wobei, die Proben unter Spannung kugelgestrahlt jedoch nicht geschliffen waren, die geringste ist» Bei Proben der Gruppe II, die geschliffen, jedoch nicht unter Spannung kugelgestrahlt waren, erhöhte sich die Dauerfestigkeit um 27«268 Lastwechsel, oder um 46,1 $>, Wenn jedoch die Blattfederproben vor dem Walzen geschliffen wurden und nach dem Walzen unter Spannung kugelgestrahlt wurden, so wurde die mittlere Bruchfestigkeit in unerwarteter Weise ganz außerordentlich stark um 2.859.516 Lastwechsel gegenüber der Gruppe II und um 2»886.784 Lastwechsel gegenüber der Gruppe III erhöht. Es wird also gegenüber

den

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den in den Tabellen II und III dargestellten Proben eine Verbesserung von 331Ö uiid 4900 $ erzielt.

Die Uhtersuchungserg^ Misse, die in den Tabellen angegeben sind j zeigenj daß das Schleifen, welches bisher ganz allgemein als nachteilig für die Dauerfestigkeit der Blattfeder angesehen wurde, wesentlich ist} um die Daiierfestigkeit der Blattfeder, wie in Tabelle I gezeigtj zu erhöhen» Die Tabelle IH zeigt, daß das Schleifen, welches Tor dem in 3?ig. 3 dargestellten Konischwalzen öder danach erfolgen kann und das Kugelstrahlen unter Spannung, weiches sich ah das Kohischwalzen anschließt, wesentlich sind, um die in Tabelle I angegebenen Verbesserungen der Bruchfestigkeit zu erzielen.

In Hg. 17 ist die fertige Blattfeder 112 dargestellt, die an der Hinterachse eines !fahrzeuges eingebaut ist. Dieses "fahrzeug wird schematisch durch den Fahrzeugrah men 120 dargestellt.

Das hintere Federende '122 der Blattfeder 112 ist an ei ner 'Lasche 124 befestigt, die verschwenkbar vom Bahnten '120 herabhängt und das vordere Ende ist an einer Konsole 126 befestigt, die 'sich vom Rahmen 120 aus nach unten' erstreckt'. " ·

Zwischen'ihren Enden ist die erfindungsgemäße Blattfe-

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der an der Fahrzeugachse 128 befestigt und zwar mit- ■ tels eines Federsitz.es. .130» der an der Achse "befestigt ist. Die Feder ist an-/lies en Federsitz mittels einer unteren Druckplatte .1.5/2 angespannt und wird durch U-förmige Schrauben 134 "befestigt.

Durch die hohen Spannungskonzehtrationen im mittleren Montageblockbereich werden gemäß der Erfindung Federfutter 136 aus einem Kunststoffmaterial wie beispielsweise Polyäthylen oder dergleichen vorgesehen, wobei das Futter zwischen dem Federsitz 130 und der oberen Oberfläche der Blattfeder angeordnet ist, und zwischen der Druckplatte 132 und der unteren Oberfläche der Blattfeder. Aus der Fin» 17 ist zu erkennen* daß die Futter 136 sich vorzugsweise um eine Strecke über den Montageblockbereich hinaus erstrecken, um eine voll- . ständige Abdeckung des gesamten Bereiches hoher Spannung zu gewährleisten. Die Montageblockfutterteile sind vorzugsweise mit der Blattfeder verbunden und bilden dadurch einen Bestandteil-der Blattfeder.

Die erfindungsgemäßen Futter dienen nicht nur zur Verhinderung von Korrosion und zur Verhinderung des Fressens am Montageblock sondern sind insbesondere vorgesehen, um die Spannungen in diesem Bereich gleichmäßiger zu verteilen, um hohe ortliche Spannungen zu vermeiden» Die Futter 136 sind mit den oberen und unteren

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Oberflächen der Blattfeder im Bereich des Montageblockes verbunden und die Putter können sich mit der Pederbewegung verbiegen» Bs Wurde gefunden, daß durch die Verwendung dieser lutter neben den früher "betrachteten Schutzmaßnahmen ganz -wesentlich in unerwarteter Weise die lebensdauer der Peder verbessert wird und daß ein vorzeitiger Bruch in diesem Bereich verhindert wird.

Der vorzeitige Bruch im Bereich des Montageblockes war auf die hohen Restkompresaionsspannungen zurückzuführen, die durch die Einspannvorrichtungen eingeführt werden und zu diesen Spannungen kommen die Arbeitsspannungen und zwar entweder Kompressionsspannungen oder Zugspannungen während des Yerbiegens der Federn und dadurch werden extrem hohe Spannungsspitzenkonzentrationen erzielt und zwar insbesondere unmittelbar in der Umgebung der U-förmigen Schraube. Die Putter 136j die in diesem Bereich vorgesehen sind, verteilen die Spannungskonzentrationen gleichmäßiger über den Bereich des Montageblockes.

Pat entans prüche

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Claims (1)

1. OQ _

   .Patentansprüche

   ο '.fertig bearbeitete Blattfeder, gekennzeichnet durch eine mechanisch bearbeitete, wärmebehandelte Länge eines Stahlrohlings, dessen eine Oberfläche auf die gewünschte Kontur konisch gewaözt ist und dessen
   Spannungsoberfläche und benachbarten Längsseitenkantenoberflache gschliffen und mechanisch bearbeitet sind, um vorteilhafte Eestspannungen einzuführen»

   2. Fertig bearbeitete Blattfeder, gekennzeichnet durch einen mechanisch bearbeiteten, wärmbehandelten Stahlrohlingj dessen Zugoberfläche und benachbarte Längskantenoberfläche geschliffen und kugelgestrahlt sind.

   3·" Fertig bearbeitete Blattfeder, gekennzeichnet durch eine mechanisch bearbeitete, wärmebehandelte Länge
   eines Stahlrohlings, der eine flache, konisch gewalzte Oberfläche und gegenüberliegende Längskantenflächen aufweist, wobei alle Oberflächen geschliffen und nach dem Schleifen unter Zug kugelgestrahlt sind.

   4. Blattfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichne*, daß die konisch gewalzte Oberfläche die Zugoberfläche der feder ist.

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   5. fertig bearbeitete Blattfeder, gekennzeichnet durch einen Stahlabschnitt, der auf einer Seite eine genau gewalzte konische Verjüngung aufweist, und eine Spannungsoberflache, wobei diese Oberfläche geschliffen ist, um dekarburierte Schichten und OberflachenuiTvollständigkeiten zu entfernen und um eine glatte Oberfläche zu schaffen, wobei diese glattgeschliffene Oberfläche unter Zug i^uge Ige strahlt isto

   6. Blattfeder nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Kantenoberflächen der Blattfeder,die der Zugoberfläche' benachbart sind, ■ glattgeschliffen sind, um Kant en Oberflächen z'u bilden, die von dekarburierten Schichten und OberflächenunTollständigkeiten frei sind.

   7. Stahlblattfeder, dadurch gekennzeichnet, daß diese auf der Zugoberfläche und an den benachbarten Kantenoberflächen geschliffen ist, um Dekarburierungen, Splitter und Oberflächenunregelmäßigkeiten zu entfernen, daß dann die leder auf der Zugseite warm gewalzt ist und dann auf den geschliffenen und konisch gewalzten Oberflächen unter Ztig kugelgestrahlt ist.

   ( Qi [fahrzeugachse mit einem Montageblock, der an dieser Achse befestigt ist und mit einer einzelnen Blatt-

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   feder, 909804/0908 ^{: ;:}

   feder, die eine Kompressions.oberfläche und eine- geschliffene Zugoberfläche und geschliffene. Seitenkanten aufweist, wobei die Zugoberflache konisch, gewalzt und kugelgestrahlt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Putter aus Kunststoff zwischen der Blatt- _: xsder xirA den Hontageblock angeordnet sind-

   9·-.Blattfeder nach. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß. die beiden gegenüberliegenden Oberflächen ..im Bereioh.der maximalen Starke der Blattfeder mit . !"utter aus .Kunststoxfinaterial versehen sind, wobei das butter dauernd mit den Oberflächen verbunden ist.

   1Oo Fertig bearbeitete Stahlblattfeder, gekennzeichnet dux'ch eine einzelne Länge eines Stahlrohlings von gleichförmiger Breite, der eine konisch gewalzte Oberfläche auf der Seite aufweist, die im Betrieb zur Zugspannungsoberfläche wird, daß diese Oberfläche und die gegenüberliegenden Längsseiten-Kantenoberflachen unmittelbar längs der Länge dieser Oberflächen glatt geschliffen sind, um Dekarburierungsschichten und Oberflächenunregelmäßigkeiten zu entfernen und daß diese geschliffenen Oberflächen unter Zug kugelgestrahlt sind.

   11. Blattfeder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die geschliffenen Längsseitenkanten sich

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   von den Ecken, an denen, die se Kanten die Zugspamiungs oberfläche schneiden, sich über etwa 35 ^ah der Stärke der Blattfeder erstrecken«

   12ο Blattfeder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der stärkste Abschnitt der leder den Federsitzmontagebereich aufweist, daß die der Zugspannungsoberfläche gegenüberliegende Seitejt die Bruckspannungsoberfläche in Betrieb ist und daß die !Futterteile aus festem flexiblen Kunststoffmaterial eine Oberflächenverbindung mit der Zugspannungsoberfläche und der gegenüberliegenden Kompressionsspannungsoberfläche der Feder iia Bereich haben.

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