WO2017207801A1

WO2017207801A1 - Blattfederanordnung und blattfeder

Info

Publication number: WO2017207801A1
Application number: PCT/EP2017/063558
Authority: WO
Inventors: Joffrey STIMPFL; David MÜLLER; Kay Hofmeister; Leticia Souza E Costa Henrique; Kenji Shinoda; Helmut Schürmann; Alexander Elter
Original assignee: Muhr Und Bender Kg
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2017-12-07
Also published as: DE112017002772A5; DE102016006641A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blattfederanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: eine Blattfeder (1) aus Faser-Kunststoff-Verbund, und eine Befestigungsvorrichtung (2) zum Befestigen eines Fahrwerkbauteils des Kraftfahrzeugs an der Blattfeder (1), wobei die Befestigungsvorrichtung (2) ein unteres Einspannelement (5), das an einer unteren Anlagefläche (15) der Blattfeder (1) anliegt, und ein oberes Einspannelement (3), das an einer oberen Anlagefläche (13) der Blattfeder (1) anliegt, sowie erste Verbindungs- mittel (4) und zweite Verbindungsmittel (6) aufweist, welche das untere Einspannele- ment (5) und das obere Einspannelement (3) mit der dazwischen liegenden Blattfeder (1) gegeneinander verspannen, wobei die ersten Verbindungsmittel (4) und zweiten Verbindungsmittel (6) in einer Längsrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind, wobei zumindest eines von dem unteren und oberen Einspannelement (3) eine Mikroverzahnung (25) in einem mittleren Teilbereich (17) aufweist, die mit der Blattfe- der (1) eine formschlüssige Verbindung bildet, sowie äußere Teilbereich (19, 21), die an der Blattfeder (1) anliegen.

Description

Blattfederanordnung und Blattfeder

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Blattfeder aus einem Faser-Kunststoff- Verbund für ein Fahrzeug sowie eine Blattfederanordnung mit einer Befestigungsvorrichtung zum Befesti- gen eines Achsbauteils eines Kraftfahrzeugs an der Blattfeder auf.

Eine Blattfeder aus Faser-Kunststoff-Verbundmaterial, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), wird über eine Befestigungsvorrichtung mittels Schraubelementen mit der Fahrzeugachse unter Aufbringung hoher Vorspannkräfte verbun- den. Die hohe Steifigkeit der Schraubelemente führt zu einem Abklingen der Durchbiegung der Feder im Bereich der Mitteneinspannung. Die Schraubenvorspannkraft muss so gewählt werden, dass die Verbindung zwischen der Befestigungsvorrichtung und der Blattfeder auch bei auftretenden Längs- und Querkräften, wie sie insbesondere beim Bremsen und bei Kurvenfahrt entstehen, zuverlässig und sicher hält.

Aus der DE 10 2014 005 978 A1 ist eine aus einem Faserverbund-Werkstoff bestehende Blattfeder bekannt, welche über ein Federbefestigungselement form- und kraftschlüssig an einem Fahrwerkbauteil eines Fahrzeuges befestigbar ist. Bei einer Blattfeder, bei welcher eine sichere und rutschfreie Anbindung der Blattfeder an das Fahr- werksbauteil gewährleistet ist, ist ein Auflagebereich der Blattfeder und/oder des Befestigungselementes aufgeraut, wobei die Blattfeder mindestens einen Vorsprung zur Positionierung des Fahrwerksbauteiles aufweist.

Aus der DE 10 2007 017 991 A1 ist eine Blattfeder aus einem Faser-Kunststoff-Ver- bundwerkstoff bekannt, bei dem die Fasern ungekürzt von einem axialen Ende der Blattfeder bis zu deren anderen Ende verlaufen und in einem Kunststoff eingebettet sind. Die Blattfeder hat im Bereich eines mittleren Befestigungsabschnitts senkrecht zu ihrer Längsachse zumindest eine Einengung, in die ein Bestandteil eines Krafteinleitungselements form- und kraftschlüssig einsetzbar ist. Aus der DE 10 2009 021 840 B3 ist eine Lageranordnung für eine Faserverbundblattfeder eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Lageranordnung hat einen mit dem Kraftfahrzeug verbindbaren U-förmigen Klemmgrundkörper, der einen nach oben offenen Kanal bildet, sowie einen in den Kanal einsetzbaren Keileinsatz, der zur Aufnahme und Lagerung des mittleren Abschnitts der Faserverbundblattfeder dient. Der Keileinsatz besteht aus zwei Klemmschuhen, die reibschlüssig am Klemmgrundkörper festlegbar sind. Die Klemmschuhe weisen jeweils einen axialen Kanal zur Aufnahme von außermittigen Federabschnitten der Faserverbundblattfeder auf. Dabei ist die lichte Weite der jeweiligen Kanäle kleiner als die Dicke oder die Querschnittsfläche des mittleren Bereichs der Faserverbundblattfeder.

Aus der DE 10 2010 010 987 A1 ist eine Blattfederanbindung zur Verbindung einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff mit einer Achse eines Fahrzeuges bekannt. Die Blattfederanbindung hat eine geteilte Blattfederhalterung, in der die Blattfeder unter Eingliederung von Elastomerkörpern definiert vorgespannt gehalten ist, wo- bei wenigstens ein Elastomerkörper stoffschlüssig mit der Blattfeder verbunden ist.

Aus der DE 10 2013 107 889 A1 ist eine Blattfederanordnung für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Blattfederanordnung umfasst eine Blattfeder aus faserverstärktem Kunststoffmaterial sowie zwei endseitig an der Blattfeder ange- brachte Aufnahmevorrichtungen, mit denen die Blattfeder an einem Karosseriebauteil befestigt wird. Die Endabschnitte der Blattfeder sind verschiebungsfest relativ zueinander gehalten, so dass die Blattfeder bei von der Radaufhängung eingeleiteten Vertikalkräften auf Zug belastet wird. Bei den bekannten Befestigungsvorrichtungen können hohe Vorspannkräfte zu Schädigungen des Federkörpers aus faserverstärktem Kunststoffmaterial führen. Vor allem in Verbindung mit bei Betrieb auftretender Relativbewegung zwischen dem Federkör- per und der Befestigungsvorrichtung kann es an den Kanten der Befestigungsvorrichtung bereits frühzeitig zu unerwünschten Schädigungen kommen. Anwendungen mit zusätzlichen Verschleißschutzschichten senken den Reibbeiwert und erhöhen die Kriechneigung der Schraubverbindung. Die Anforderungen hinsichtlich hohen über- tragbaren Kräften und geringem Verschleiß stellen einen konstruktiven Widerspruch dar.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Blattfederanordnung mit einer Befestigungsvorrichtung für die Befestigung einer Blattfeder an einer Kraftfahrzeugachse vorzuschlagen, mit der eine Schädigung des Federkörpers zumindest vermindert wird und mit der eine zuverlässige Verspannung der Bauteile miteinander insofern gegeben ist, dass eine Tragfähigkeit der Verbindung hinsichtlich auftretender Quer- und Längsbelastungen erhöht wird. Die Aufgabe besteht weiter darin, eine entsprechende Blattfeder vorzuschlagen, welche eine hohe Tragfähigkeit sowie eine geringe Verschleißneigung aufweist bzw. bei welcher trotz hoher Kraftübertragung ein möglichst geringer Verschleiß bei der Anbindung an ein Fahrzeug auftritt.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprü- che. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.

Zur Lösung wird eine Blattfeder aus einem Faser-Kunststoff-Verbund vorgeschlagen, welche form- und/oder kraftschlüssig mittels zwei Einspannelementen an einem Fahr- werksbauteil befestigbar ist, wobei die Einspannelemente beidseitig auf der Blattfeder aufliegen, wobei mindestens eine Auflagefläche der Blattfeder, an welcher ein Einspannelement anliegt, in drei Teilbereiche unterteilt ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die beiden äußeren Teilbereiche jeweils mit einer Verschleißschutzschicht versehen sind, während ein mittlerer Teilbereich verschleißschutzschichtfrei ausgebildet ist.

Durch die Unterteilung der Blattfeder in zwei Funktionsbereiche wird die Schädigung der Blattfeder bei der Anbindung an das Fahrzeug sowie während des Betriebs vermindert und die Tragfähigkeit der Verbindung hinsichtlich Quer- und Längsbelastungen erhöht. Aufgrund der Durchbiegung beim Einfedern der Blattfeder findet eine Relativbewegung zwischen der Blattfeder und den Einspannelementen statt. Diese Rela- tivbewegung beschränkt sich im Wesentlichen auf die äußeren Teilbereiche und nimmt mit zunehmender Durchbiegung nach außen hin zu. Die Schädigung der Blattfeder während des Betriebes erfolgt im Wesentlichen durch die Kombination aus Flächenpressung durch die Klemmverbindung und der Relativbewegung. Die Schädigung wird zusätzlich durch eindringenden Schmutz, oder sonstiger Fremdpartikel, während des Betriebs erhöht. Da die Verschleißschutzschicht in der Regel weicher ist als die Blattfeder aus Faserverbundkunststoff, beschränkt sich der Verschleiß auf diese Schicht und schützt somit die Blattfedervor Beschädigung. Im mittleren Bereich finden nahezu keine Durchbiegung und somit auch keine Relativbewegung statt. Aus diesem Grund kommt hier keine Verschleißschutzschicht zum Einsatz. Zudem führt das Fehlen der Verschleißschutzsicht, welche Nachgiebiger ist als das Grundmaterial der Blattfeder, im mittleren Bereich zu einer teilweisen Verlagerung der Traglasten in diesen Bereich und somit einer zusätzlichen Entlastung der äußeren Teilbereiche. Des Weiteren verringert das Fehlen einer weiteren Schicht im mittleren Bereich ein Setzen in dem Klemmverbund deutlich, was zusätzlich zu der Robustheit über die Lebenszeit der Ein- Spannung beiträgt.

Vorteilhafterweise umfassen die beiden äußeren Teilbereiche der mindestens einen Auflagefläche je ein Verbindungselement der beiden Einspannelemente. Da an dieser Stelle durch das Verbindungselement hohe Vorspannkräfte auftreten, lassen diese sich einfach in den mittleren Teilbereich umlenken.

In einer Ausgestaltung geht ein Übergangsbereich des die Verschleißschutzschicht aufweisenden ersten bzw. dritten Teilbereiches stufenförmig in den verschleißschutz- schichtfrei ausgebildeten mittleren Teilbereich über. In einer Alternative geht der Über- gangsbereich des die Verschleißschutzschicht aufweisenden ersten bzw. dritten Teilbereiches fließend in den verschleißschutzschichtfrei ausgebildeten mittleren Teilbereich über. In beiden Fällen trägt diese Gestaltung zur Reduzierung von Spannungsspitzen bei. In einer Ausführungsform ist in dem mittleren Teilbereich der Auflagefläche der Blattfeder eine Mikroverzahnung vorgesehen. Diese Mikroverzahnung stellt einen Mikro- formschluss dar, welcher den effektiven Reibkoeffizienten mit dem Einspannelement vervielfacht und so die erforderlichen Vorspannkräfte reduziert. Vorteilhafterweise ist die Mikroverzahnung auf einer der Blattfeder zugewandten Seite eines der Einspannelemente ausgebildet.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Blattfederanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: eine Blattfeder aus Faser-Kunststoff-Verbund; und eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines Fahrwerkbauteils des Kraftfahrzeugs an der Blattfeder; wobei die Befestigungsvorrichtung ein unteres Einspannelement, das an einer unteren Anlagefläche der Blattfeder anliegt, und ein oberes Einspannelement, das an einer oberen Anlagefläche der Blattfeder anliegt, sowie erste Verbindungsmittel und zweite Verbindungsmittel aufweist, welche das untere Einspannelement und das obere Einspannelement mit der dazwischen liegenden Blattfeder gegeneinander verspannen; wobei die ersten Verbindungsmittel und zweiten Verbindungsmittel in einer Längsrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind; wobei zumindest eines von dem unteren und oberen Einspannelement eine Mikroverzahnung in einem mittleren Teilbereich aufweist, die mit der Blattfeder eine formschlüssige Verbindung bildet, sowie äußere Teilbereiche, die an der Blattfeder anliegen.

Die genannten Lösungen können alternativ oder ergänzend zueinander gesehen werden. Dabei versteht es sich, dass alle im Zusammenhang mit der Blattfeder genannten Merkmale auf die Blattfederanordnung übertragbar sind, und umgekehrt, alle im Zusammenhang mit der Blattfederanordnung genannten Merkmalen auf die Blattfeder übertragbar sind. Auch für die Blattfederanordnung gilt, dass durch die Unterteilung der Kontaktflächenpaare zwischen der Blattfeder und der Befestigungsvorrichtung in zwei Funktionsbereiche bzw. drei Teilbereiche, mittlerer Teilbereich und äußere Teil- bereiche, die Schädigung der Blattfeder bei der Anbindung an das Fahrzeug sowie während des Betriebs vermindert und die Tragfähigkeit der Verbindung hinsichtlich Quer- und Längsbelastungen erhöht sind. Außerdem können die zum Verspannen vorgesehenen Verbindungsmittel entsprechend kleiner ausgelegt werden, was wiederum Gewicht und Kosten einspart. Im mittleren Teilbereich ist die Blattfeder aufgrund der Mikroverzahnung primär formschlüssig mit dem Einspannelement verbunden, während in den äußeren Teilbereichen primär eine reib- bzw. kraftschlüssige Verbindung zwischen der Blattfeder und dem jeweiligen Einspannelement gebildet ist. Durch die Mikroverzahnung kann in vorteilhafter Weise die Spannkraft bei gleicher Haltekraft reduziert werden bzw. die Haltekraft bei gleicher Spannkraft erhöht werden. Eine Reduktion der Haltekraft bewirkt entsprechend eine Verminderung des Verschleißes. Die obere Anlagefläche der Blattfeder und die Ge- genfläche des oberen Einspannelements bilden ein oberes Kontaktflächenpaar und die untere Anlagefläche der Blattfeder und die Gegenfläche des unteren Einspannelements bilden ein unteres Kontaktflächenpaar. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass zumindest eines von dem oberen und unteren Kontaktflächenpaar eine Mikrostruktur in dem mittleren Teilbereich aufweist, mittels der die Blattfeder mit dem jewei- ligen Einspannelement formschlüssig verbunden ist, während die Blattfeder in den äußeren bzw. endseitigen Kontaktbereichen plan bzw. flächig an den Einspannelementen anliegt und hier kraftschlüssig zwischen diesen gehalten wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein mittlerer Reibungskoeffizient im mitt- leren Teilbereich mindestens doppelt so groß wie ein mittlerer Reibungskoeffizient der äußeren Teilbereiche. Der mittlere Teilbereich kann sich insbesondere auf den mikroverzahnten Bereich beziehen oder gegebenenfalls auch auf einen verschleißschutz- freien Bereich. Vorzugsweise ist der mittlere Reibungskoeffizient größer als 0,25. Nach einer möglichen Ausgestaltung ist von dem oberen und unteren Einspannelement nur das untere Einspannelement mit einer Mikroverzahnung im mittleren Teilbereich versehen, das heißt die äußeren Teilbereiche des unteren Einspannelements sind mikroverzahnungslos gestaltet sind bzw. haben eine glatte Oberfläche. Das obere Einspannelement kann im mittleren Teilbereich und in den äußeren Teilbereichen ver- zahnungslos gestaltet sein oder, alternativ, mit Mikroverzahnung im mittleren Teilbereich und verzahnungslos in den äußeren Teilbereichen gestaltet sein. Es ist prinzipiell auch eine Lösung denkbar, bei der nur das obere Einspannelement eine Mikroverzah- nung aufweist. Sofern nur an einem der beiden Einspannelemente eine Mikroverzah- nung vorgesehen ist, hat das jeweils andere Einspannelement über der gesamten Spannfläche eine im Wesentlichen einheitliche Oberflächenrauheit. Das untere Einspannelement weist vorzugsweise einen Verbindungsabschnitt zum Befestigen eines Fahrwerk- bzw. Achsbauteils auf, wobei der Verbindungsabschnitt zwischen den ersten und zweiten Verbindungsmitteln angeordnet ist. Auf diese Weise verläuft eine vom Fahrwerkbauteil auf das untere Einspannelement einwirkende vertikale Kraftkomponente in vorteilhafter Weise zwischen der ersten und zweiten Spann- ebene durch den Bereich der Mikroverzahnung. Es ist ferner vorgesehen, dass die Mikroverzahnung zunächst nur im Einspannelement vorgesehen ist und erst durch das Verspannen in die Blattfeder eingeformt wird, um die formschlüssige Verbindung herzustellen. Die Blattfeder hat auch im zentralen Teilbereich zunächst eine glatte Oberfläche, in die dann die Gegenverzahnung zur Mikroverzahnung des Einspannelements eingeprägt wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind in den äußeren Teilbereichen jeweils Verschleißschutzschichten aus verschleißminderndem Material vorgesehen. Dies gilt für das obere und/oder das untere Einspannelement. Das verschleißmindernde Mate- rial kann insbesondere ein Kunststoff aus der Gruppe der thermoplastischen Kunststoffe sein. Der mittlere Teilbereich ist vorzugsweise frei von verschleißminderndem Material. Dies kann sowohl für die untere Kontaktflächenpaarung zwischen dem unteren Einspannelement und der Blattfeder, und/oder für die obere Kontaktflächenpaarung zwischen dem oberen Einspannelement und der Blattfeder gelten.

Wie oben im Zusammenhang mit der Blattfeder ausgeführt, sind die Verschleißschutzschichten vorzugsweise der Blattfeder zugeordnet, insbesondere mit der Blattfeder einteilig verbunden, beispielsweise durch einlaminieren. Es ist jedoch ebenso möglich, dass Verschleißschutzschichten als separate Komponenten zwischen der Blattfeder und den Einspannelementen vorgesehen werden, oder, dass die Verschleißschutzschichten den Einspannelementen zugeordnet bzw. mit diesen verbunden sind. Die ersten und zweiten Verbindungsmittel können jede Ausgestaltung haben, die geeignet ist, das obere und untere Einspannelement unter Zwischenschaltung der Blattfeder gegeneinander zu verspannen. Beispielsweise können die ersten und zweiten Verbindungsmittel Schraubverbindungen umfassen. Insbesondere können die Verbin- dungsmittel jeweils eine Bügelschraube und Muttern aufweisen, wobei die Bügelschraube mit einem Biegeabschnitt an einem der Einspannelemente abgestützt ist und die Muttern an dem anderen Einspannelement abgestützt sind. In weiterer Konkretisierung können die Verbindungsmittel Hülsen umfassen, die auf Gewindeenden der Bügelschraube aufgeschoben sind und über die sich eine auf das jeweilige Gewinde- ende aufgeschraubte Mutter an dem Haltekörper mittelbar abstützt. Die Hülsen bewirken eine Spannkraftspeicherung, nach Art einer Dehnungsschraube, welche alternativ oder in Ergänzung verwendet werden könnte.

Die Blattfeder kann nach einer möglichen Ausgestaltung einen ersten Endabschnitt zur Aufnahme in einer ersten Aufnahmevorrichtung des Kraftfahrzeugs, einen zweiten Endabschnitt zur Aufnahme in einer zweiten Aufnahmevorrichtung des Kraftfahrzeugs sowie einen zwischen der ersten und zweiten Aufnahmevorrichtung liegenden Befestigungsabschnitt aufweisen, mit dem die Befestigungsvorrichtung verbunden ist. Die Blattfeder kann beispielsweise im Wege des Harzinjektionsverfahrens (Resin Transfer Moulding) oder durch ein Pressverfahren hergestellt werden, wobei die Verschließschutzschicht in den Federgrundkörper gegebenenfalls einlaminiert werden kann. Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend eine aus einem Faser-Kunststoff-Verbund bestehende Blattfeder, die zwischen zwei Einspannelemente eingelegt ist, wobei die Einspannelemente an einem Fahrwerksbauteil befestigt sind. Bei einem Fahrzeug, bei welchem die Blattfeder bzw. die Befestigungsvorrichtung so ausgestaltet ist, dass trotz hoher übertragener Kräfte nur ein geringer Verschleiß auf- tritt, ist die Blattfeder bzw. die Befestigungsvorrichtung nach mindestens einem in dieser Schutzrechtsanmeldung erläuterten Merkmale ausgebildet. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Ge- genstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichenversehen. Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen zwischen Einspannelementen befestigten Blattfeder, Figur 2 Diagramm zur Verdeutlichung der Durchbiegung und damit der Relativbewegung zwischen der eingespannten Blattfeder sowie der Einspannelemente. Die Relativbewegung zwischen Blattfeder und Einspannelementen nimmt mit zunehmender Durchbiegung ebenfalls zu Figur 3 die Blattfederanordnung aus Figur 1 in einer beispielhaften Ausgestaltung der Blattfeder mit endseitigen Lageraufnahmen,

Figur 4 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Blattfederanordnung aus Figur 1 .

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Blattfeder 1 , welche zwischen zwei Einspannelementen 3, 5 befestigt ist. Die so gebildete Anordnung aus Blattfeder 1 und Befestigungsvorrichtung 2 wird vorliegend auch als Blattfederanordnung bezeichnet. Eine solche Einspannung der Blattfeder 1 erfolgt insbesondere bei Nutzfahrzeugen, wo bei einer gängigen Federung eine Hinterachse 7 des Fahrzeuges an der Blattfeder 1 befestigt wird. Die Einspannelemente 3, 5 sind als Federplatten ausgebildet. Die Blattfeder 1 ist zwischen den Einspannelementen 3, 5 eingespannt, wobei eine obere Auflagefläche 13 der Blattfeder 1 gegen das obere Element 3, und eine untere Auflagefläche 15 gegen die das untere Element 5 abgestützt ist. Durch die Einspannung in die Einspannelemente 3, 5 wird die Blattfeder 1 an einem Fahrzeugbauteil befestigt, welches vorteilhafterweise als die Hinterachse 7 z.B. eines Nutzfahrzeuges ausgebildet ist. Diese Anordnung kann auch bei weiteren Fahrzeugkonzepten, wie z.B. Pickups o.a., zum Einsatz kommen.

Die Blattfeder 1 verläuft dabei quer zur Hinterachse 7 und weist auf jeder Seite ihrer Längserstreckung Verbindungsmittel 4, 6 auf, mittels welcher die Blattfeder 1 kraftschlüssig zwischen den beiden Einspannelementen 3, 5 eingespannt ist. Beide Aufla- geflächen 13, 15 der Blattfeder 1 , an welchen jeweils ein Einspannelemente 3, 5 mit einer Gegenfläche 18, 20 anliegt, sind dabei in drei Teilbereiche 17, 19, 21 unterteilt. Im vorliegenden Beispiel sind die Auflagefläche13, 15 in zwei äußere gleich gestaltete Teilbereiche 17, 21 unterteilt, die mit einer optionalen Verschleißschutzschicht 23 versehen sind. Vorteilhafterweise ist diese Verschleißschutzschicht 23 in die Oberfläche der Blattfeder 1 eingearbeitet. Das verschleißmindernde Material kann ein Kunststoff aus der Gruppe der thermoplastischen Kunststoffe sein. Die Blattfeder kann beispielsweise im Wege des Harzinjektionsverfahrens (Resin Transfer Moulding) oder durch ein Pressverfahren hergestellt werden, wobei die Verschließschutzschicht in den Federgrundkörper gegebenenfalls einlaminiert werden kann. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Verschleißschutzschicht 23 an der Oberfläche des jeweiligen Einspannelementes 3 oder als eingelegte Zwischenlage ausgebildet ist.

Der sich zwischen den äußeren Teilbereichen 17, 21 erstreckende mittlere Teilbereich 19 ist frei von einer solchen Verschleißschutzschicht 23. In diesem Bereich weist das Einspannelement 5 an der der Blattfeder 1 zugewandten Seite optional eine Mikroverzahnung 25 auf. Durch diese Mikroverzahnung 25 wird ein effektiver Reibkoeffizient vergrößert und so die erforderlichen Vorspannkräfte, die zur Sicherstellung ausreichend hoher übertragbarer Längs- und Querkräfte erforderlich sind, reduziert. Der mittlere Reibungskoeffizient beträgt im mittleren Teilbereich 19 bzw. im Bereich der Mikro- Verzahnung 25 mindestens das Doppelte des mittleren Reibungskoeffizienten der äußeren Teilbereiche 17, 21 . Vorzugsweise ist der mittlere Reibungskoeffizient größer als 0,25, insbesondere größer 0,3. Die Mikrostruktur 25 umfasst Erhebungen, die in die Oberfläche des zentralen Abschnitts des unteren Einspannelements 5 mechanisch eingearbeitet sind, wobei eine mittlere Höhe der Erhebungen der Mikrostruktur vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 3,0 mm, insbesondere zwischen 0,8 und 1 ,0 mm betragen können. Die Mikrostruktur kann insbesondere in Form einer Verzahnung oder Rändelung gestaltet sein. Die Mikrostruktur ist zunächst nur im Einspannelement 5 vorgesehen und wird erst durch das Verspannen der Verbindungsmittel 4, 6 in die Blattfeder 1 eingeformt, um die formschlüssige Verbindung herzustellen. Figur 1 zeigt den Zustand nach dem Aufsetzen der Einspannelemente 3, 5 auf die Blattfeder 1 bei beginnendem Verspannen, was durch den Pfeil P an den rechten Verbindungsmitteln

4 symbolisch dargestellt ist.

Der mit Mikroverzahnung 25 versehene zentrale Abschnitt liegt bei der vorliegenden Ausführungsform innerhalb des Verschleißschutzschichtfreien mittleren Teilbereichs 17. Es sind jedoch Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sich der mit Mikroverzahnung 25 versehene zentrale Abschnitt ausgehend von einer zwischen den ersten und zweiten Verbindungsmitteln 4, 6 liegenden Mittelebene E8 aus in Längsrichtung maximal bis zu den ersten und zweiten Verbindungsmitteln 4, 6 erstrecken. Alternativ oder in Ergänzung kann vorgesehen sein, dass sich die mit Verschleißschutz 23 versehenen äußeren Teilbereiche 17, 21 von den Enden der Auflageflächen 13, 15 in Richtung Mittelebene zumindest bis zu den ersten und zweiten Verbindungsmitteln E4, E6 erstrecken. Vorzugsweise hat die Mikroverzahnung eine Länge, die mindestens das 0,2-fache und/oder maximal das 0,9-fache des Abstands zwischen den ersten und zweiten Verbindungsmitteln 4, 6 beträgt.

Die ersten und zweiten Verbindungsmittel 4, 6 sind vorliegend in Form von Schraub- Verbindungen gestaltet 9, 1 1 , durch welche die Einspannelemente 3, 5 unter Ein- schluss der Blattfeder 1 kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die Verbindungsmittel 4, 6 umfassen jeweils eine Bügelschraube 9, 1 1 und Muttern 10, 12, wobei die Bügelschraube 9, 1 1 mit einem Biegeabschnitt an dem oberen Einspannelement 3 abgestützt ist und die Muttern 10, 12 an dem unteren Einspannelement 5 abgestützt sind. In den äußeren Teilbereichen 17,21 führt die nach außen hin zunehmende Durchbiegung M zu ähnlich erhöhten Relativverschiebungen der Einspannelemente 3,

5 zur Blattfeder 1 . Da die Verschleißschutzschichten 23 eine geringere Steifigkeit als die Blattfeder 1 aufweisen, werden Schäden an der Blattfeder durch die Relativbewegung zwischen Blattfeder 1 und Einspannelementen 3, 5, auch bei zusätzlich von außen eindringender Verschmutzung o.ä. auf die Verschleißschutzschicht 23 begrenzt. Zudem wird so die Kraftübertragung auf den mittleren Teilbereich 19 konzentriert und der Reibverschleiß dadurch weiter gemindert. Um in den mittleren Teilbereich 19 die erforderlichen Vorspannkräfte zu reduzieren, ist eine geringere Relativverschiebung von der Blattfeder 1 zu den Einspannelementen 3, 5 erforderlich, die konstruktiv durch die Mikroverzahnung 25 anhand des zu erwartenden Durchbiegungsverlaufs gewählt wird.

In Fig. 2 ist die Durchbiegung M in den einzelnen Teilbereichen 17, 19, 21 dargestellt, woraus ersichtlich ist, dass die äußeren verschleißgeschützten Teilbereiche 17, 21 eine reduzierte Vorspannkraft erfahren. In dem mittleren Teilbereich 19, welcher ohne eine Verschleißschutzschichtauskommt, ist die Durchbiegung M am geringsten.

Aufgrund der vorgeschlagenen Lösung werden Schädigungen der aus dem Faser- Kunststoff-Verbund bestehenden Blattfeder auch bei hohen Vorspannkräften und zusätzlich von außen eindringendem Schmutz unterbunden. Figur 3 zeigt die Blattfederanordnung mit Blattfeder 1 und Befestigungsvorrichtung 2 aus Figur 1 mit weiteren Details einer beispielhaften Blattfeder 1 . Die Blattfeder 1 hat bei der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Endabschnitt 24 zur Aufnahme in einer ersten Aufnahmevorrichtung 26 des Kraftfahrzeugs, einen zweiten Endabschnitt 26 zur Aufnahme in einer zweiten Aufnahmevorrichtung 28 des Kraftfahrzeugs sowie einen zwischen der ersten und zweiten Aufnahmevorrichtung 24, 28 liegenden Befestigungsabschnitt 27, mit dem die Befestigungsvorrichtung 2 verbunden ist.

Ausgehend vom ersten Ende 22 hat die Blattfeder 1 einen ersten Federschenkel 29 und einen zweiten Federschenkel 30, die durch einen Übergangsabschnitt 31 mitei- nander verbunden sind. Der zweite Federschenkel 30 endet mit dem zweiten Endabschnitt 24, der in der zweiten Aufnahmevorrichtung 28 fixiert ist. Am ersten Federschenkel 29 wird mittels der Befestigungsvorrichtung 2 ein Radträger für ein Fahrzeugrad befestigt. Hierfür hat der erste Federschenkel 29 einen zentralen Aufnahmebereich 27, welcher gegenüber den hieran seitlich anschließenden Bereichen eine größere Dicke aufweist. Die Anlageflächen 13, 15 des Aufnahmebereichs 27 sind eben und insbesondere parallel zueinander ausgerichtet. Durch die ebenen Flächen wird eine gute Montierbarkeit und gleichmäßige Krafteinleitung des Radträgers in die Blattfeder 1 ermöglicht. Der Aufnahmebereich 27 kann beispielsweise eine Länge von 100 mm bis 200 mm aufweisen.

Der erste Federschenkel 29 weist im Einbauzustand eine Haupterstreckung in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise in horizontaler Richtung auf, während der zweite Federschenkel 30 eine Haupterstreckung in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise in vertikaler Richtung hat. Im Einbauzustand weist das erste Ende 22 vorzugsweise in Fahrtrichtung (nach vorne), während das zweite Ende 24 hinten liegt und insbesondere nach unten gerichtet. Der erste Federschenkel 29 federt bei Krafteinleitung in die Blattfederanordnung 2 ein und bildet insofern einen Fede- rungsabschnitt. Der zweite Federschenkel 30 verbiegt sich bei Belastung der Blattfeder 1 und bildet insofern einen Biegeabschnitt.

Es versteht sich, dass die vorliegende Blattfeder 1 und die Ausgestaltung der endsei- tigen Aufnahmevorrichtungen nur beispielhafte Ausführungen sind und, dass eine er- findungsgemäße Blattfeder außerhalt der Befestigungsvorrichtung 2 auch beliebig anders ausgestaltet sein kann, beispielsweise mit symmetrischem Verlauf, mit einheitlicher Krümmung, als gerade Feder, als Blattzugfeder oder als Biegefeder. Die Aufnahmevorrichtungen können je nach Form der Blattfeder und technischen Anforderungen gestaltet sein als verschiebbare, verschiebefeste, drehbare oder drehfeste Lagerun- gen.

Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Blattfederanordnung 2 in einer leicht abgewandelten Ausführungsform. Diese entspricht weitestgehend der Ausführungsform gemäß Figur 1 , so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche bzw. einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Figur 1 . Der einzige Unterschied der vorliegenden Ausführungsform nach Figur 4 besteht darin, dass die Verbindungsmittel 4, 6 Hülsen 14, 16 umfassen, die auf Gewindeenden der Bügelschraube 9 ,1 1 aufgeschoben sind und über die sich eine auf das jeweilige Gewindeende aufgeschraubte Mutter 10, 12 an dem Einspannelement 5 mittelbar abstützt. Die Hülsen 14, 16 bewirken eine zusätzliche elastische Vorspannung der Befestigungsmittel. Die Ausführungsform gemäß Figur 1 ist in voll verspanntem Zustand gezeigt.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Viel- zahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weiter- gehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.

Bezugszeichenliste

1 Blattfeder

2 Befestungsvorrichtung

3 Einspannelement

4 Verbindungsmittel

5 Einspannelement

6 Verbindungsmittel

7 Hinterachse

8 Verbindungsabschnitt

9 Schraubverbindung

10 Mutter

1 1 Schraubverbindung

12 Mutter

13 Auflagefläche

14 Hülse

15 Auflagefläche

16 Hülse

17 Teilbereich

18 Spannfläche

19 Teilbereich

20 Spannfläche

21 Teilbereich

22 Endabschnitt

23 Verschlei ßschutzschicht

24 Endabschnitt

25 Mikroverzahnung

26 Aufnahmevorrichtung

27 Befestigungsabschnitt

28 Aufnahmevorrichtung

29 Federschenkel

30 Federschenkel 31 Übergangsabschnitt

μ Reibwert

E Ebene

F Kraft

M Durchbiegung

P Pfeil

Claims

Ansprüche

1 . Blattfederanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend:

eine Blattfeder (1 ) aus Faser-Kunststoff- Verbund, und

eine Befestigungsvorrichtung (2) zum Befestigen eines Fahrwerkbauteils des Kraftfahrzeugs an der Blattfeder (1 ),

wobei die Befestigungsvorrichtung (2) ein unteres Einspannelement (5), das an einer unteren Anlagefläche (15) der Blattfeder (1 ) anliegt, und ein oberes Einspannelement (3), das an einer oberen Anlagefläche (13) der Blattfeder (1 ) anliegt, sowie erste Verbindungsmittel (4) und zweite Verbindungsmittel (6) aufweist, welche das untere Einspannelement (5) und das obere Einspannelement (3) mit der dazwischen liegenden Blattfeder (1 ) gegeneinander verspannen, wobei die ersten Verbindungsmittel (4) und zweiten Verbindungsmittel (6) in einer Längsrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines von dem unteren und oberen Einspannelement (3) eine Mikroverzahnung (25) in einem mittleren Teilbereich (19) aufweist, die mit der Blattfeder (1 ) eine formschlüssige Verbindung bildet, sowie äußere Teilbereich (17, 21 ), die an der Blattfeder (1 ) anliegen.

2. Blattfederanordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Reibungskoeffizient (μ) im mittleren Teilbereich (19) mindestens das Doppelte eines mittleren Reibungskoeffizienten (μ) der äußeren Teilbereich (17, 21 ) beträgt, und insbesondere größer als 0,25 ist.

3. Blattfederanordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass von dem oberen und unteren Einspannelement (3, 5) nur das untere Einspannelement (5) eine Mikroverzahnung (25) im mittleren Teilbereich (19) und eine glatte Oberfläche in den äußeren Teilbereichen (17, 21 ) aufweist, und

dass das obere Einspannelement (3) im mittleren Teilbereich (17) und in den äußeren Teilbereichen (19, 21 ) verzahnungslos gestaltet ist.

4. Blattfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass in den äußeren Teilbereichen (17, 21 ) jeweils eine Verschleißschutzschicht (23) aus verschleißminderndem Material vorgesehen ist, wobei das verschleißmindernde Material insbesondere ein Kunststoff aus der Gruppe der thermoplastischen Kunststoffe ist.

5. Blattfederanordnung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Teilbereich (19) frei von verschleißminderndem Material ist.

6. Blattfederanordnung nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschichten (23) der Blattfeder (1 ) zugeordnet sind, insbesondere mit der Blattfeder (1 ) einteilig verbunden sind.

7. Blattfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass das untere Einspannelement (5) einen Verbindungsabschnitt (8) zum Befestigen eines Fahrwerkbauteils aufweist, wobei der Verbindungsabschnitt (8) zwischen den ersten und zweiten Verbindungsmitteln (4, 6) angeordnet ist, so dass eine vom Fahrwerkbauteil auf das untere Einspannelement (5) einwirkende vertikale Kraftkomponente zwischen der ersten und zweiten Spannebene (E4, E6) verläuft.

8. Blattfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Verbindungsmittel (4, 6) Schraubverbindungen umfassen, die insbesondere jeweils eine Bügelschraube (9, 1 1 ) und Muttern (10, 12) aufweisen, wobei die Bügelschraube (9, 1 1 ) mit einem Biegeabschnitt an einem der Einspannelemente (3, 5) abgestützt ist und die Muttern (10, 12) an dem anderen Einspannelement (5, 3) abgestützt sind.

9. Blattfederanordnung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (4, 6) Hülsen (14, 16) umfassen, die auf Gewindeenden der Bügelschraube (9, 1 1 ) aufgeschoben sind und über die sich eine auf das jeweilige Gewindeende aufgeschraubte Mutter (10, 12) an dem Einspannelement (3, 5) mittelbar abstützt.

10. Blattfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1 ) einen ersten Endabschnitt (22) zur Aufnahme in einer ersten Aufnahmevorrichtung (26) des Kraftfahrzeugs, einen zweiten Endabschnitt (24) zur Aufnahme in einer zweiten Aufnahmevorrichtung (28) des Kraftfahrzeugs sowie einen zwischen der ersten und zweiten Aufnahmevorrichtung (26, 28) liegenden Befestigungsabschnitt (27) aufweist, mit dem die Befestigungsvorrichtung (2) verbunden ist.

1 1 . Blattfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1 ) im Wege des Harzinjektionsverfahrens (Resin Transfer Moulding) oder durch ein Pressverfahren hergestellt ist, wobei die Verschließschutzschicht (23) in den Federgrundkörper einlaminiert ist.

12. Blattfeder für ein Fahrzeug, bestehend aus einem Faser-Kunststoff- Verbund, welche form- und/oder kraftschlüssig mittels zwei Einspannelementen (3, 5) an einem Fahrwerksbauteil (7) befestigbar ist, wobei die Einspannelemente (3, 5) beidseitig auf der Blattfeder (1 ) auflegbar sind,

dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Auflagefläche (13, 15) der Blattfeder (1 ), an welcher ein Einspannelement (3, 5) anlegbar ist, in drei Teilbereiche (17, 19, 21 ) unterteilt ist, wobei die beiden äußeren Teilbereiche (17, 21 ) jeweils mit einer Verschleißschutzschicht (23) versehen sind, während ein mittlerer Teilbereich (19) verschleißschutzschichtfrei ausgebildet ist.

13. Blattfeder nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußeren Teilbereiche (17, 21 ) der mindestens einen Auflagefläche (13, 15) je ein Verbindungselement (9, 1 1 ) der beiden Einspannelemente (3, 5) umfassen.

14. Blattfeder nach Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergangsbereich des die Verschleißschutzschicht (23) aufweisenden ersten bzw. dritten Teilbereiches (17, 21 ) stufenförmig in den verschleißschutzschichtfrei ausgebildeten mittleren Teilbereich (19) übergeht.

15. Blattfeder nach Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich des die Verschleißschutzschichten (23) aufweisenden ersten bzw. dritten Teilbereiches (17, 21 ) fließend in den verschleißschutzschichtfrei ausgebildeten mittleren Teilbereich (19) übergeht.

16. Blattfeder nach einem der Ansprüche 12 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, dass in dem mittleren Teilbereich (19) der Auflagefläche (15) der Blattfeder (1 ) eine Mikroverzahnung (25) vorgesehen ist.

17. Blattfeder nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroverzahnung (25) auf einer der Blattfeder (1 ) zugewandten Seite eines der Einspannelemente (3, 5) ausgebildet ist.

18. Blattfeder nach einem der Ansprüche 12 bis 17,

dadurch gekennzeichnet, dass der effektive Reibwert im mittleren Teilbereich mindestens doppelt so hoch ist, wie in den äußeren Teilbereichen.

19. Blattfeder nach Anspruch 18,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zahlenwert des effektiven Reibwertes im mittleren Teilbereich größer 0,25 ist.

20. Fahrzeug, umfassend eine aus einem Faser-Kunststoff-Verbund bestehende Blattfeder (1 ), die zwischen zwei Einspannelemente (3, 5) eingelegt ist, wobei die Einspannelemente (3, 5) an einem Fahrwerksbauteil (7) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass

die Blattfeder (1 ) bzw. die Blattfederanordnung () nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.