DE7320172U

DE7320172U - Blattfeder mit mindestens einem Federblatt

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Publication number: DE7320172U
Application number: DE7320172U
Authority: DE
Original assignee: Ressorts du Nord SA
Current assignee: Ressorts du Nord SA
Priority date: 1972-05-29
Filing date: 1973-05-29
Publication date: 1974-11-28
Also published as: FR2187060A5; JPS4949050A; DE2327301A1; BE799811A; ES216862U; IE37762L; GB1431923A; ES216862Y; CA975808A; NL7307257A; US3945625A; IE37762B1; IT985960B

Description

ikiühchen,' ilen 30. Juli 1974 Akz.: G 73 20 172.6

RESSOßTS DU NORD S.A.
Paris / Frankreich

Blattfeder mit mindestens einem Federblatt

Die Neuerung bezieht sich auf eine Blattfeder mit minde%ens einem Federblatt, dessen Querschnitt veränderlich ist, mit einer über seine ganze Länge gleichbleibenden Oberfläche.

Als Stand der Technik ist bereits eine Feder bekannt (GB-PS 1 099 ^36), welche aus einer massiven Stange herausgeformt ist, deren Querschnitt eine gleichbleibende Länge aufweist, während die Form sich verändert. Dies wird dadurch erreicht, daß die Händer der Stange in der Jhittelpartie der Feder teilweise umgefaltet werden, während das Ende flach bleibt.

Da der Widerstand gegen Ermüdungserscheinungen eine für Blattfedern sehr wichtige Eigenschaft ist und da Stahl gegen Druck widerstandsfähiger ist als gegen Zug, ermöglicht die U-Form der Feder, die dem Druck ausgesetzte Fläche zu verringern, d.h. der einheitliche Druck auf diese Fläche wird

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erhöht. Im Gegensatz dazu verringert sich die Spannung in der gegenüberliegenden Fläche. Man kann nun den Widerstand gegen Ermüdungserscheinungen bei Federn dadurch verbessern, daß man eine sogenannte Vorformung vorsieht. Diese besteht darin, die Federn zu überlasten, um sie den Arbeitsbedingungen anzupassen, welche sie in der Praxis auszuhalten haben. Im Verlauf dieser Vorformung überschreitet das Metall der Zugfläche die Elastizitätsgrenze und wird gedehnt, während dasjenige der Druckfläche sich verringert. Wenn nun eine Feder der eingangs genannten zum Stand der Technik zählenden Art einer Vorformung unterzogen wird, wird infolge der Form der Feder die Elastizitätsgrenze in den Partien rasch überschritten, welche der Druckbelastung ausgesetzt sind.Diese erfahren eine Deformierung, ohne daß der Werkstoff im Bereich der Zugbelastung die Elastzitätsgrenze erreicht. Es wird also hierbei die Feder deformiert, ohne daß sich der Widerstand gegen Ermüdungserscheinungen erhöht, Um diese negative Auswirkung der Vorformung zu vermeiden, müßte die Feder nach dem bekannten Stand der Technik so dimensioniert werden, daß die Druckfläche die gleiche Dimension hat wie die Zugfläche. Hierdurch ergibt sich aber nachteiligerweise eine schwere und sperrige Feder, welche außerdem bei Torrosion infolge der Form des Profils und der Länge leicht die Form verliert. Damit ergibt sich insgesamt, daß eine Feder nach dem bekannten Stand der Technik entweder keiner Vorformung unterzogen werden kann - hierdurch verringert sich der Widerstand gegen Ermüdungserscheinungen - oder sie wird einer Vorformung unterzogen, wodurch aber das Gewicht der Feder sehr hoch und die Feder insgesamt sehr sperrig wird.

Als Stand der Technik ist weiterhin eine Feder bekannt (US-PS 2 $42 339)» welche durch die Kombination von zwei gekrümmten Lamellen gebildet ist, die in Längsrichtung auf zwei Geraden neben der Mittelachse der Blattfeder verschweißt sind. Hierdurch ergibt sich zunächst das Problem der relatif komplizierten und damit kostenaufwendiges Fertigung. Weiterhin wird

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durch das fehlende Material in der Mittelpartie der Feder das Gewicht zwar verringert, was die thermische Behandlung vereinfacht. Die Feder besitzt jedoch entweder eine Fläche gleichbleibenden Materials in allen Querschnitten, aber mit einem Abschnitt welcher immer die gleiche Form hat oder es liflgb eine Oberfläche von veränderlichem Material und gleicher Weise veränderlicher Form vor, was sich bezüglich der Elastizität und des Torsionswiderstandes nachteilig auswirkt. Weiterhin ist diese bekannte Feder mehrbridig. Insgesamt ergibt sich damit, daß diese bekannte Feder in der Herstellung aufwendig ist und in der Praxis auch nicht die an sie gestellten Forderungen zu erfüllen vermag.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es, eine Feder der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein verringertes Gewicht aufweist, wobei die thermische Behandlung des Metalls bei der Herstellung vereinfacht werden soll uater Beibehaltung der elastischen Eigenschaften und der Stabilitätseigenschaften in der Feder, d.h. besonders unterBeibehaltung der Widerstandskraft gegen Verdrehung, welche für die Wirksamkeit der Feder notwendig ist.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß das Federblatt aus einem hohlen einstückigen Rohr besteht, das nach und nach über die Länge der Feder entsprechend der Veränderung des Querschnittes abgeflacht ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß man eine Blattfeder erhält, welche gleichzeitig den Erfordernissen der Elastizität und der Stabilität entspricht, wobei zusätzlich die thermische Behandlung vereinfacht und das Gewicht vermindert wird. Die Feder gemäß der Neuerung ist aus einem Rohr hergestellt, dessen Wand dünn und von konstanter Dicke ist, was die thermische Behandlung weitgehend erleichtert, wobei die Hohlform der Feder das Gewicht verringert. Dieses Bohr wird nach und nach derart abgeflacht, daß die Form seines Querschnittes den Erfordernissen der Stabilität entspricht, welche für

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Fahrzeug-Aufhängungen notwendig ist, um das Trägheitsmoment jedes Abschnittes der Bifung, der sie ausgesetzt wird, anzupassen und den idealen Bedingungen zu entsprechen, um ein minimales Gewicht zu erreichen, wobei die beiden Flächen der feder unter Zug und Druck identischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, welche in aller Abschnitten gleich sind. Somit wird eine gleichmäßige Widerstandskraft geschaffen, welche in allen Abschnitten gleiche Werte aufweist. Die neuerungsgemäße Feder weist eine progressive Abflachung vor, welche eine seitliche Vergrößerung bewirkt, wodurch zwar die Form verändert, das Material jedoch beibehalten wird.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben, in

der Zeichnung zeigen:

! Fig. 1 eine Seitenansicht eines Federblattes gemäß einer

Ausführungsform der Neuerung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Federblatt nach Fig. 1j

Fig.5,4 jeweils einen Schnitt durch das Federblatt gemäß und 5 Linie 3-3, 4-4 und 5,5 in Fig. 1}

Fig.6,7 In Seitenansicht jeweils eine andere Ausfüfcrungsform ^{1111(1 8} des am Ende des Federblattes ausgebildeten SLa

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines am Ende eines Federblattes ausgebildeten Auges;

Fig. 10 eine Draufsicht auf den zur Aufnahme eines Befestigungselements dienenden Mittelabschnitt \es Federblattes;

Fig. 11 einen Aufriß des in Fig. 10 gezeigten Abschnittes und

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Fig. 12 eine Seitenansicht oiner aus einem Blätterpaket bestehenden neuerungsgemäßen Jeder.

Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Federblatt besteht aus einem rohrförmigen bzw. hohlen Element 1, welches im wesentlichen gekrümmt ausgebildet ist und dessen Höhe von seinem Mittelabschnitt 2 ausgehend zu den Enden 4 hin abnimmt (Fig. 1). Dieses Federblatt weist im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, dessen Höhe h und Breite 1 sich längs des Federblattes ändern. Die Fläche des Materialquerschnitts bleibt stets gleich, aber die Querschnittsform bzw. seine Abmessungen ändern sich fortschreitend.

Wie aus Fig. 3, 4 und 5 ersichtlich^ sind z.B. die Enden 4 des Federblattes flachgedrückt (Fig. ^), so daß die obere und untere Wand des Hohlelements flach aneinander anliegen, und von hier ausgehend nimmt die Höhe h des Federblattes fortschreitend zu, und zwar über die in Fig. 4 dargestellte Form, in der die Breite 1 mit der Zunahme der Höhe h kleiner geworden ist, und ergibt dann schließlich im Mittelabschnitt des Federblattes bei 2 die in Fig_c 5 dargestellte Form. Die Höhe hat an dieser Stelle ihren maximalen Wfert erreicht, während die Breite an dieser Stelle ihren kleinsten Wert aufweist (Fig. 2).

Die Materialmasse, aus der das Federblatt besteht, sowie die Wandungsdichte des Hohlelements bleiben auf der gesamten Länge trotz der Querschnittsänderung stets gleich. Damit bleibt auch die Fläche des Materialquerschnitts konstant. Für eine Einzelblattfeder, die in ihrem Mittelabschnitt, z.B. an einer Fahrzeugachse, eingespannt und an ihren Enden über ihre Augen befestigt wird, genügt es also, lediglich für die Stelle 2 einen Querschnitt mit einem Trägheitsmodul zu wählen, der gegenüber dem durch die Last ausgeübten Biegemoment ausreichende Festigkeit gewährleistet, so daß dann das auf alle anderen Abschnitte jeweils einwirkende Biegemoment geringer ist und proportional zum Abstand der jeweiligen Querschnittsstellen zum Ende des Federblattes abnimmt.

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Vorzugsweise wird das Blatt 1 ohne Schweißung aus einem Rohr mit konstantem Querschnitt hergestellt, dessen Wandung einheitliche Stärke aufweist* Dieses Rohr wird in einem Gesenk derart verformt, daß es über seine gesamte Länge einen Querschnitt mit sich ändernder Breite und Dicke erhält. Das Federblatt 1 kann aber auch aus einem Rohr hergestellt werden, dessen über seine ganze Länge konstanter Querschnitt Partien unterschiedlicher Wandstärke aufweist. Die schwächste wird auf der druckbeanspruchten Seite vorgesehen, und das Rohr wird dann wie vorstehend beschrieben verformt.

Statt aus einem geschlossen Bohr kann das hohle Federblatt auch aus einem geschlitzten Rohr bzw. aus einer eingerollten Blechlage hergestellt werden und entweder geschweißt sein oder aneinanderstoßende Kanten aufweisen, wobei die Schweißnaht bzw. der die aneinanderstoßenden Kanten trennende Längsspalt immer auf der druckbeanspruchten Seite der Feder zum liegen gebracht wird.

Unabhängig von der Herstellungsweise des Federblattes werden die zur Bildung von Federaugen vorgesehenen, flachgedrückten Enden 4 vorzugsweise eingerollt, wie in Fig. 6 dargestellt. In manchen Fällen kann es sich als vorteilhaft erweisen, seitlich das Ende 4 des Federblattes an jed'jr Seite in zwei überlagernde Laschen 6 (Fig. 2) einzuschneiden, die im wesentlichen rechteckig sind. Diese beiden Laschen 6 werden entgegengesetzt zu einem Auge gebogen, wobei ihre parallelen Enden 7 gegeneinander verpreßt und z.B. durch Schweißen miteinander verbunden werden (Fig. 7).

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform bilden die Laschen 6a, 6b nicht als solche das Federauge, sondern sie sind um ein kleines zylindrisches Rohr (Fig. 8) gebogen und um dieses Rohr herum miteinander verschweißt. Sie können auch auf das Rohr aufgeschweißt sein, wobei auf jeder der Laschen 6a,

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6b durch Auffaltung der Seitenränder Verstarkungsrippen 10 ausgebildet sind.

Im übrigen läßt sich eine Bride oder ein beliebig anderes Verspannelement im Mittelabschnitt des Federblattes gegenüber diesem leicht fixieren durch eine eine Ausnehmung 12 und 13 auf Jeder Seite (Fig. 10) bildende stellenweise Einschnürung des Rohrquerschnittes, wobei diese Einschnürung einer Ausbauchung 14 auf der Oberseite und einer Ausbauchung 16 auf der Unterseite des Rohrs (Fig. 11) entspricht. Die Einspannvorrichtung wird dadurch in den Ausnehmungen 12 und 13 fixiert, wobei das Federblatt auch mehrere Einschnürungen in entsprechenden Abständen aufweisen kann.

Die Feder kann aus nur einem hohlen Blatt bestehen, welches z.B. mit zwei Befestigungsaugen ausgebildet ist; sie kann aber auch mehrere hohle oder massive Blätter 20 besitzen, welche verschiedene Krümmungen und Längen wie herkömmliche Blattfedern aufweisen können (Fig. 12). Alle diese Federblätter werden dann gegen das Hauptblatt mittels einer Bride 18 oder eines anderen Klemmelements verspannt, und zumindest ein Federblatt 20a weist zwei Befestigungsaugen 22 auf. Jedes der Federblätter 20 befindet sich daher in seinem Mittelabschnitt in Anlage gegen mindetens eines der anderen Blätter des Pakets.

Das hohle Federelement wird also geradeso wie ein Massives Federblatt zur Herstellung verschiedener Federtypen verwendet. Es besitzt die hierfür jeweils erforderlichen Festigkeits- und Biegeeigenschaften und weist außerdem den Vorteil eines wesentlich geringeren Gewichtes auf und ist dabei viel einfacher herzustellen, da die Wärmebehandlung des zu seiner Herstellung dienenden Materials auf einer Wandstärke erfolgt, die in allen Abschnitten des Federblattes gering ist, unabhängig von der Form dessen Hohlquerschnittes.

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Im Rahmen der Neuerung sind noch Abwandlungen denkbar, z.B. kann der Querschnitt des Federblattes oder der Federblätter statt rechteckig und ellipsenförmig, trapezförmig oder in anderer geometrischer Form ausgebildet sein*

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Claims

Schutzansprüche

1. Blattfeder mit mindestens einem Federblatt, dessen Querschnitt veränderlich ist, mit einer über seine ganze Länge gleichbleibenden Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblatt aus einem hohlen, einstückigen Rohr besteht, das nach und nach über die Länge der Feder entsprechend der Veränderung des Querchnitts abgeflacht ist.

2. Feder nach- Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Federblatt (1) in seinem Mittelabschnitt eine größte Dicke und geringste Breite aufweist, wobei sich seine Form in Richtung seiner beiden Enden fortschreitend ändert.

3. Feder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeflachten Enden (4) des hohlen Federblattes zu einem Federauge eingerollt sind.

4. Feder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeflachten Enden des hohlen Federblattes seitlich ein&aschnitten sind in Form zweier parallel liegender Laschen (6a, 6b), die entgegengesetzt umgebogen und zu einem Federauge miteinander verbunden sind.

5. Feder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gebogenen La&chen der abgeflachten Enden des hohlen Federblatts ein zylindrisches Rohr (8) umschließen und miteinander verschweißt sind.

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6. feder nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die gebogenen Laichen (6a, 6b) seitlich mit Verstärkungsrippen (10) versehen sind.

7. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblatt (1) rechteckigen Querschnitt aufweist, der im Mittelabschnitt des Blattes hohl ist.

8. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Federblatt (1) mindestens eine Quereinschnürung (12, 13) zur Fixierung eines Einspannelementes aufweist.

9. Feder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Anzahl von mit einer Mittelbride (18) zusammengefaßten Federblättern (20), von denen mindestens eines hohl ausgebildet ist.

PATENTANWÄLTE

DIpI. Ing. E. Eder Di. ing. K. Schieschke

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