WO2022084534A1

WO2022084534A1 - Verfahren und baukasten

Info

Publication number: WO2022084534A1
Application number: PCT/EP2021/079403
Authority: WO
Inventors: Ingo Goutier; Martin Weissert; Jan FÖRSTER; Dennis BLANK
Original assignee: Rheinmetall Invent GmbH
Priority date: 2020-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2022-04-28
Also published as: DE102020127869A1

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer aus einem Faserverbundkunststoff gefertigten Blattfedervorrichtung (1A, 1B, 1C), mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen (S1) eines Baukastens (8A, 8C), welcher eine Vielzahl sich voneinander unterscheidender aus dem Faserverbundkunststoff gefertigter Blattfederelemente (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C) der Blattfedervorrichtung (1A, 1B, 1C) umfasst, b) Auslegen (S2) der Blattfedervorrichtung (1A, 1B, 1C) gemäß einem gewünschten Anwendungsfall, c) Auswählen (S3) von Blattfederelementen (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C) aus dem Baukasten (8A, 8C) gemäß der Auslegung der Blattfedervorrichtung (1A, 1B, 1C), und d) Fügen (S4) der ausgewählten Blattfederelemente (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C) zu der Blattfedervorrichtung (1A, 1B, 1C).

Description

VERFAHREN UND BAUKASTEN

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer aus einem Faserverbundkunststoff gefertigten Blattfedervorrichtung und einen Baukasten zum Herstellen einer derartigen Blattfedervorrichtung.

Bei Kraftfahrzeugen können im Fahrwerk Federn zur federnden Lagerung des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Derartige Federn sind üblicherweise meist aus Metallwerkstoffen gefertigt und daher schwer und korrosionsanfällig. Federn aus Faserverbundkunststoffen sind im Vergleich hierzu leichter und weniger korrosionsanfällig, sind jedoch komplexer hinsichtlich ihres Designs und der Fertigung. Vor allem aus Faserverbundkunststoffen gefertigte Blattfedern verdrängen aufgrund ihres gegenüber Stahlspiralfedern einfacheren Designs verstärkt Stahlblattfedern im Automotive-Bereich und stellen gegenüber Stahlblattfedern eine disruptive Technologie dar, die zunehmend mit beherrschten Herstellungsverfahren etabliert werden kann. Ein attraktives Konzept zur Substitution von Stahlspiralfedern sind Biegefedern, die aus Faserverbundkunststoffen gefertigt sind. Für derartige Biegefedern gibt es bereits Herstellungskonzepte. Diese sind jedoch wirtschaftlich uninteressant, da zu teuer.

Vor allem im Bereich des F ahrwerks von Kraftfahrzeugen werden insbesondere für hochvolumige F ahrzeugplattformen, beispielsweise in der Größenordnung von mehreren Millionen Kraftfahrzeugen, unterschiedlichste Varianten einer Feder benötigt, da eine Fahrzeugplattform unterschiedliche Fahrzeugmodelle und Konfigurationen bedienen soll. Das heißt, die Federung ist für unterschiedliche Gewichtsklassen, beispielsweise durch unterschiedliche Motorisierung, Höhen des Aufbaus, Anwendungszwecke, wie beispielsweise Sport- oder Komfortversion oder dergleichen, unterschiedlich. Demnach sind verschiedenste Varianten von Federn erforderlich. Bei Stahlfedern können diese Varianten ohne signi- fikante Mehrkosten hergestellt werden, da deren Formgebung im Freihandverfahren erfolgt, also werkzeugungebunden ist.

Aus F aserverbundkunststoffen gefertigte Spiralfedern weisen eine zu geringe Leistungsfähigkeit aufgrund der anisotropen Materialeigenschaften von F aserverbundkunststoffen bei zu geringem Leichtbaueffekt und zu komplexen Herstellungsverfahren auf. Aus Faserverbundkunststoffen gefertigte Biegefedern hingegen haben vor allem an einem Innenradius von Umlenkungsabschnitten der zickzackförmigen Biegefeder eine zu hohe Spannungsbeaufschlagung, was zu einer eingeschränkten Performance beziehungsweise zu einem Bruch führen kann. Der Anmelderin ist betriebsinterner Stand der Technik bekannt, bei dem diese zuvor genannten Umlenkungsabschnitte stabilisiert werden. Die Federwirkung wird dann rein durch Blattfederabschnitte vollzogen, die an den Umlenkungsabschnitten fest miteinander verbunden sind.

Die vorgenannten Konzepte weisen jedoch ein zu komplexes Herstellungsverfahren auf, um wirtschaftlich als Massenprodukt interessant zu sein. Hinsichtlich der Variantenherstellung sind Stahlfedern vorteilhaft, da diese kein Werkzeug benötigen und aufgrund der beherrschten Herstellungsprozesse leicht ausgelegt und auch in kleinen Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden können. Federn aus Faserverbundkunststoffen wiederum sind werkzeuggebunden. Das heißt, für jede Federgröße, Traglast oder dergleichen muss üblicherweise ein separates Werkzeug gebaut werden, um diese Feder herstellen zu können. Bei einem hohen Produktionsvolumen pro Fahrzeugplattform steigt trotz hoher Gesamtstückzahlen damit der Werkzeugkostenanteil pro Feder. Gleichzeitig fällt die Losgröße, und die Komplexität sowie die Anzahl der Konfigurationen steigen. Die Wirtschaftlichkeit nimmt stark mit der Variantenvielzahl ab. Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer aus einem Faserverbundkunst- Stoff gefertigten Blattfedervorrichtung zur Verfügung zu stellen.

Demgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen einer aus einem Faserverbundkunststoff gefertigten Blattfedervorrichtung vor geschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte^ a) Bereitstellen eines Baukastens, welcher eine Vielzahl sich voneinander unterscheidender, aus dem Faserverbundkunststoff gefertigter Blattfederelemente der Blattfedervorrichtung umfasst, b) Auslegen der Blattfedervorrichtung gemäß einem gewünschten Anwendungsfall, c) Auswählen von Blattfederelementen aus dem Baukasten gemäß der Auslegung der Blattfedervorrichtung, und d) Fügen der ausgewählten Blattfederelemente zu der Blattfedervorrichtung.

Dadurch, dass die Blattfedervorrichtung anhand eines Baukastens, der nur eine limitierte Anzahl sich voneinander unterscheidender Blattfederelemente aufweist, gefertigt wird, ist es möglich, eine Vielzahl unterschiedlicher Blattfedervorrichtungen kostengünstig und mit geringem Aufwand herzustellen. Auch Kleinserien können kostengünstig produziert werden.

Der F aserverbundkunststoff (FVK) kann auch als faserverstärktes Kunststoffmaterial bezeichnet werden. Der Faserverbundkunststoff umfasst ein Kunststoffmaterial, insbesondere eine Kunststoffmatrix, in welchem Fasern, beispielsweise Naturfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder dergleichen eingebettet sind. Das Kunststoffmaterial kann ein Duroplast, wie beispielsweise ein Epoxidharz, sein. Das Kunststoffmaterial kann jedoch auch ein Thermoplast sein. Die Fasern können Endlosfasern sein. Bei den Fasern kann es sich jedoch auch um kurze oder mittellange Fasern handeln, welche eine Faser- länge von einigen Millimetern bis einigen Zentimetern aufweisen können. Die Fasern können gerichtet oder ungerichtet in dem Kunststoffmaterial angeordnet sein. Die Blattfederelemente können einen lagenförmigen oder schichtweisen Aufbau aufweisen. Hierzu werden beispielsweise Lagen an Fasergewebe oder Fasergelege mit dem Kunststoffmaterial imprägniert. Alternativ können zur Fertigung der Blattfederelemente jedoch auch sogenannte Prepregs, das heißt vorimprägnierte Fasern, Fasergewebe oder Fasergelege, Anwendung finden.

Unter einer "Blattfedervorrichtung" ist vorliegend eine Feder oder ein Federelement zu verstehen, welches aus einer Vielzahl von Blattfederelementen oder Blattfederabschnitten aufgebaut ist, welche miteinander verbunden sind und so bevorzugt eine zickzackförmige oder mäanderförmige Geometrie bilden. Die einzelnen Blattfederelemente können eine blattförmige oder plattenförmige Geometrie aufweisen. "Blattförmig" oder "plattenförmig" schließt jedoch nicht aus, dass die Blattfederelemente gebogen oder beliebig dreidimensional geformt sind. Im Gegensatz zu der Blattfedervorrichtung weist eine Zylinderfeder oder Schraubenfeder einen durchgehenden Draht auf, welcher derart schraubenförmig geformt ist, dass die Schraubenfeder eine zylinderförmige Geometrie aufweist. Die Blattfedervorrichtung ist bevorzugt eine Druckfeder. Die Blattfedervorrichtung kann jedoch auch eine Zugfeder sein.

Die Blattfedervorrichtung ist bevorzugt eine Biegefeder oder Biegefedervorrichtung oder kann als solche bezeichnet werden. Unter einer "Biegefeder" oder einer "Biegefedervorrichtung" ist vorliegend ein Bauteil, im einfachsten Fall ein stabförmiger Biegebalken, zu verstehen, welches sich unter Belastung federelastisch und damit reversibel verformt. Die Materialeigenschaften des verwendeten Materials und die Geometrie der Blattfedervorrichtung beeinflussen deren Verformungsverhalten.

Bei dem Bereitstellen des Baukastens werden vorzugsweise die sich voneinander unterscheidenden Blattfederelemente gefertigt. Wie zuvor erwähnt, werden die Blattfederelemente aus dem Faserverbundkunststoff gefertigt. Der Baukasten kann eine beliebige Anzahl unterschiedlicher Blattfederelemente umfassen. Vorzugsweise weist der Baukasten jedoch so wenig unterschiedliche Blattfederelemente wie möglich auf. Zumindest weist der Baukasten jedoch zwei unterschiedliche Typen oder Arten von Blattfederelementen auf. Dass sich die Blattfederelemente voneinander "unterscheiden", kann vorliegend bedeuten, dass die Blattfederelemente unterschiedliche Geometrien und/oder unterschiedliche Federeigenschaften aufweisen. Unter "Federeigenschaften" kann vorliegend beispielsweise die Federkonstante oder Federrate der einzelnen Blattfederelemente, ein Einfederweg oder dergleichen zu verstehen sein.

Das Auslegen der Blattfedervorrichtung kann beispielsweise mit Hilfe eines Computerprogramms erfolgen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der gewünschte Anwendungsfall kann beispielsweise ein bestimmter Fahrzeugtyp sein, der in unterschiedlichen Konfigurationen hergestellt wird. Für jede der Konfigurationen des Kraftfahrzeugs kann mit Hilfe des Baukastens eine individuelle Blattfedervorrichtung hergestellt werden.

Das Auswählen der Blattfederelemente erfolgt anhand der Auslegung. Das heißt, bei der Auslegung der Blattfedervorrichtung wird beispielsweise deren Geometrie, deren Einfederweg und/oder deren Federkonstante ermittelt oder errechnet. Anhand dieser Daten werden aus dem Baukasten die passenden Blattfeder eie- mente ausgewählt und anschließend zu der Blattfedervorrichtung gefügt. Unter "Fügen" ist vorliegend insbesondere zu verstehen, dass die ausgewählten Blattfederelemente derart miteinander verbunden werden, dass die Blattfedervorrichtung gebildet wird.

Gemäß einer Ausführungsform werden in dem Schritt d) Endabschnitte der Blattfederelemente gefügt. In diesem F all weisen die Blattfederelemente beispielsweise eine plattenförmige oder bandförmige Geometrie auf, wobei endseitig jeweils ein Endabschnitt vorgesehen ist. Die Endabschnitte der Blattfederelemente werden fest miteinander verbunden, um so die Blattfedervorrichtung zu bilden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt d) Blattfederab- schnitte der Blattfederelemente gefügt.

Das heißt insbesondere, dass die Blattfederelemente nicht an Endabschnitten miteinander verbunden sind. In diesem Fall sind die Blattfederelemente vorzugsweise bügelförmig und weisen zwei Blattfederabschnitte auf, welche mit Hilfe eines Umlenkungsabschnitts miteinander verbunden sind. Dabei sind die Blattfederabschnitte und der Umlenkungsabschnitt vorzugsweise einteilig, insbesondere materialeinstückig, miteinander verbunden. "Einstückig" oder "einteilig" bedeutet vorliegend, dass die Blattfederabschnitte und der Umlenkungsabschnitt ein gemeinsames Bauteil bilden und nicht aus unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt sind. "Materialeinstückig" bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Blattfederabschnitte und der Umlenkungsabschnitt durchgehend aus demselben Material gefertigt sind. Vorzugsweise ist der Umlenkungsabschnitt gegenüber den Blattfederabschnitten verstärkt, so dass bei einer Einfederung der Blattfedervorrichtung nur die Blattfederabschnitte und nicht der Umlenkungsabschnitt verformt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt d) die Blattfederabschnitte an Fügestellen gefügt.

Die Fügestellen können beispielsweise Klebestellen sein. Die Fügestellen können auch als Nietverbindungen ausgebildet sein oder Nietverbindungen umfassen. Auch Schraubverbindungen sind möglich. Die Fügestellen können jedoch auch beispielsweise hülsenförmige oder rohrförmige Klammerelemente aufweisen, mit deren Hilfe die Blattfederabschnitte miteinander verbunden werden. Dadurch, dass die Blattfederelemente an den Blattfederabschnitten und nicht an Endabschnitten miteinander verbunden sind, werden die Fügestellen bei einer Einfederung der Blattfedervorrichtung in vertikaler Richtung nur minimal mit Scherkräften belastet. Die Fügestellen können somit kleiner dimensioniert werden. Dies führt zu einer Gewichtsersparnis.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt d) die Blattfederelemente stoffschlüssig miteinander verbunden.

Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel und/oder der Verbindungspartner trennen lassen. Beispielsweise werden die Blattfederelemente miteinander verklebt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt d) die Blattfederelemente formschlüssig miteinander verbunden.

Eine formschlüssige Verbindung entsteht durch das Ineinander- oder Hintergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Beispielsweise können die Blattfederelemente auch stoffschlüssig und formschlüssig miteinander verbunden werden. Für die formschlüssige Verbindung kann ein Zusatzbauteil, beispielsweise in der Form einer Hülse oder Klammer, vorgesehen sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt d) die Blattfederelemente mit Hilfe klammerförmiger oder rohrförmiger Umlenkungselemente formschlüssig miteinander verbunden. Vorzugsweise werden die Umlenkungselemente an den zuvor beschriebenen Endabschnitten der Blattfederelemente angebracht. Die Umlenkungselemente können beispielsweise aus einem Faserverbundkunststoffrohr gefertigt sein. Die Umlenkungselemente können an die Endabschnitte angeklebt sein. Die Endabschnitte können in den Umlenkungselementen aufgenommen sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt a) zumindest eine Vielzahl erster Blattfederelemente und eine Vielzahl sich in ihren Federeigenschaften von den ersten Blattfederelementen unterscheidende zweite Blattfederelemente hergestellt.

Wie zuvor erwähnt, ist die Anzahl der unterschiedlichen Blattfederelemente beliebig. Vorzugsweise sind jedoch zumindest zwei unterschiedliche Typen von Blattfederelementen vorgesehen. Unter den "Federeigenschaften" kann vorliegend die Federkonstante und/oder eine Geometrie der Blattfederabschnitte zu verstehen sein. Beispielsweise weisen die ersten Blattfederelemente eine größere Federkonstante als die zweiten Blattfederelemente auf. Die ersten Blattfederelemente können beispielsweise auch andere Dimensionen aufweisen als die zweiten Blattfederelemente.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt a) plattenförmige Blattfederelemente oder bügelförmige Blattfederelemente hergestellt.

Die plattenförmigen Blattfederelemente weisen die zuvor erwähnten Endabschnitte auf, an denen diese Blattfederelemente miteinander verbunden sind. Die bügelförmigen Blattfederelemente weisen die zuvor erwähnten Blattfederab- schnitte auf, die an den Umlenkungsabschnitten miteinander verbunden sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt b) Federeigenschaften, insbesondere die Federkonstante und/oder eine Geometrie, der Blattfedervorrichtung festgelegt.

Die Federeigenschaften können beispielsweise auch einen Einfederweg der Blattfedervorrichtung umfassen. Unter der "Geometrie" können vorliegend die Dimensionen der Blattfedervorrichtung zu verstehen sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Schritt d) die Blattfederelemente in Reihe geschaltet.

Das heißt, die Blattfederelemente werden beispielsweise übereinander oder nebeneinander platziert.

Ferner wird ein Baukasten zum Herstellen einer aus einem Faserverbundkunststoff gefertigten Blattfedervorrichtung vor geschlagen. Der Baukasten umfasst eine Vielzahl sich voneinander unterscheidender aus dem Faserverbundkunststoff gefertigter Blattfederelemente, wobei eine Auswahl von Blattfederelementen zu der Blattfedervorrichtung fügbar ist.

Der Baukasten ist insbesondere zum Durchführen des vorgenannten Verfahrens geeignet. Dass sich die Blattfederelemente voneinander "unterscheiden", bedeutet vorliegend beispielsweise, dass die Blattfederelemente unterschiedliche Federkonstanten oder unterschiedliche geometrische Dimensionen aufweisen. Die Anzahl der unterschiedlichen Blattfederelemente ist vorzugsweise möglichst gering, so dass die Blattfederelemente in großen Stückzahlen mit ein und demselben Werkzeug herstellbar sind. Alle Ausführungen betreffend den Baukasten sind auch auf das Verfahren und umgekehrt anwendbar. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Baukasten klammerförmige oder rohrförmige Umlenkungselemente, mit deren Hilfe die Blattfederelemente form- schlüssig miteinander verbindbar sind.

In diesem Fall sind die Blattfederelemente bandförmig oder plattenförmig und umfassen die zuvor erwähnten Endabschnitte, die mit Hilfe der Umlenkungselemente miteinander verbunden sind. Die Umlenkungselemente können beispielsweise aus einem Faserverbundkunststoffrohr gefertigt sein. Insbesondere können die Umlenkungselemente aus einem Rohr gefertigt sein, das aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff gefertigt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Baukasten zumindest eine Vielzahl erster Blattfederelemente und eine Vielzahl sich in ihren Federeigenschaften von den ersten Blattfederelementen unterscheidende zweite Blattfederelemente.

Wie zuvor erwähnt, ist die Anzahl der unterschiedlichen Blattfederelemente grundsätzlich beliebig. Bevorzugt weist der Baukasten jedoch so wenig unterschiedliche Blattfederelemente wie möglich auf. Beispielsweise unterscheiden sich die ersten Blattfederelemente und die zweiten Blattfederelemente in ihrer Federkonstante voneinander. Die ersten Blattfederelemente und die zweiten Blattfederelemente können sich jedoch auch beispielsweise in ihren geometrischen Dimensionen voneinander unterscheiden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Baukasten plattenförmige Blattfederelemente oder bügelförmige Blattfederelemente.

Vorzugsweise werden entweder die blattförmigen Blattfederelemente oder die bügelförmigen Blattfederelemente jeweils zu einer Blattfedervorrichtung gefügt. Die plattenförmigen Blattfederelemente weisen die zuvor erwähnten Endab- schnitte auf, an denen die Blattfederelemente mit Hilfe der Umlenkungselemente miteinander verbunden sind. Die bügelförmigen Blattfederelemente umfassen die zuvor erwähnten Blattfederabschnitte, die mit Hilfe der Umlenkungsabschnitte einteilig miteinander verbunden sind.

"Ein" ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Weitere mögliche Implementierungen des Verfahrens und/oder des Baukastens umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Verfahrens und/oder des Baukastens hinzufügen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte des Verfahrens und/oder des Baukastens sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Verfahrens und/oder des Baukastens. Im Weiteren werden das Verfahren und/oder der Baukasten anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Blattfedervorrichtung; Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Baukastens zum Herstellen der Blattfedervorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Blattfedervorrichtung;

Fig. 4 zeigt die Ansicht IV gemäß Fig. 3;

Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Blattfedervorrichtung;

Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Baukastens zum Herstellen der Blattfedervorrichtung gemäß Fig. 5; und

Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen der Blattfedervorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 3 oder Fig. 5.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Blattfedervorrichtung 1A. Die Blattfedervorrichtung 1A ist für einen Einsatz an einem Kraftfahrzeug, insbesondere an einem Radfahrzeug, geeignet. Die Blattfedervorrichtung 1A kann im Bereich einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs Anwendung finden.

Die Blattfedervorrichtung 1A ist aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial oder einem Faserverbundkunststoff (FVK) gefertigt. Der Faserverbundkunststoff umfasst ein Kunststoffmaterial, insbesondere eine Kunststoffmatrix, in welchem Fasern, beispielsweise Naturfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern oder dergleichen, eingebettet sind. Das Kunststoffmaterial kann ein Duroplast, wie beispielsweise ein Epoxidharz, sein. Das Kunststoffmaterial kann jedoch auch ein Thermoplast sein. Die Fasern können Endlosfasern sein. Bei den Fasern kann es sich jedoch auch um kurze oder mittellange Fasern handeln, welche eine Faserlänge von einigen Millimetern bis einige Zentimeter aufweisen können.

Die Blattfedervorrichtung 1A weist eine mäanderförmige Geometrie auf. Die Blattfedervorrichtung 1A weist eine Vielzahl von Blattfederelementen 2A, 3A auf, von denen in der Fig. 1 jeweils nur eines mit einem Bezugszeichen versehen ist. Beispielsweise sind zwei unterschiedliche Typen oder Arten an Blattfederelementen 2A, 3A vorgesehen, nämlich erste Blattfederelemente 2A und zweite Blattfederelemente 3A. Die Blattfederelemente 2A, 3A können sich beispielsweise in ihrer Geometrie, Länge oder dergleichen voneinander unterscheiden. Die Anzahl der Blattfederelemente 2A, 3A sowie die Anzahl der unterschiedlichen Typen an Blattfederelementen 2A, 3A ist grundsätzlich beliebig. Jedes Blattfederelement 2A, 3A weist einen ersten Endabschnitt 4 und einen zweiten Endabschnitt 5 auf. Die einzelnen Blattfederelemente 2A, 3A weisen jeweils eine S-förmige Geometrie auf beziehungsweise haben in der Seitenansicht einen S- förmigen Verlauf.

Die Blattfederelemente 2A, 3A sind an den Endabschnitten 4, 5 mit Hilfe von Umlenkungselementen 6 miteinander verbunden. In der Fig. 1 ist nur ein Umlenkungselement 6 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Umlenkungselemente 6 können Klammern sein, welche die Endabschnitte 4, 5 miteinander verbinden. Die Umlenkungselemente 6 können beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein. Die Umlenkungselemente 6 können jedoch auch aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt sein. Beispielsweise sind die Umlenkungselemente 6 an die Endabschnitte 4, 5 angeklebt. Die Umlenkungselemente 6 können hülsenförmig ausgestaltet sein, so dass diese die Endabschnitte 4, 5 zumindest abschnittsweise in sich aufnehmen. Die Blattfederelemente 2A, 3A und die Umlenkungselemente 6 sind derart ausgelegt, dass bei einer Belastung der Blattfedervorrichtung 1A in den Umlenkungselementen 6 keine oder zumindest keine nennenswerte Verformung stattfindet. Die Blattfederelemente 2A, 3A hingegen werden jeweils in einem mittleren Bereich 7 verformt und erzeugen eine einer von außen einwirkenden Belastung ent gegen wirken de Federkraft.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Baukastens 8A zum Herstellen der Blattfedervorrichtung 1A. Der Baukasten 8A umfasst die zuvor erwähnten unterschiedlichen Blattfederelemente 2A, 3A sowie eine Vielzahl von Umlenkungselementen 6. Vorzugsweise umfasst der Baukasten 8A so wenig unterschiedliche Blattfederelemente 2A, 3A wie möglich. Vorhegend umfasst der Baukasten 8A nur zwei unterschiedliche Arten an Blattfederelementen 2A, 3A, nämlich die ersten Blattfederelemente 2A und die zweiten Blattfederelemente 3A.

Die Blattfederelemente 2A, 3A sind standardisiert. Das heißt, alle ersten Blattfederelemente 2A und alle zweiten Blattfederelemente 3A sind jeweils identisch. Diese standardisierten Blattfederelemente 2A, 3A sind unabhängig von dem individuellen Design der Blattfedervorrichtung 1A. Das heißt, je nach den Anforderungen an die Blattfedervorrichtung 1 A, beispielsweise eine bestimmte F ahrzeugklasse, kann diese aus den Blattfederelementen 2A, 3A individuell zusammengestellt und auf den individuellen Anwendungsfall angepasst werden.

Das heißt, dass die eigentliche Blattfedervorrichtung 1A durch die Kombination unterschiedlicher oder identischer Blattfederelemente 2A, 3A hergestellt wird. Die Blattfederelemente 2A, 3A werden dabei in Reihe geschaltet und miteinander gefügt. Das Fügen kann mit Hilfe einer Klebeverbindung und/oder den Umlenkungselementen 6 erfolgen. Hierdurch ist es möglich, mit Hilfe einer über- schaubaren Anzahl von unterschiedlichen Blattfederelementen 2A, 3A eine Blattfedervorrichtung 1A mit jeder erdenklichen Dimension und Kraft-Weg-Kennlinie zu fertigen.

Das heißt, jede individuelle Spezifikation, beispielsweise die Dimension oder die Kraft- Weg-Kennlinie, der Blattfedervorrichtung 1A kann durch die Kombination der einzelnen Blattfederelemente 2A, 3A dargestellt werden. Hierdurch ergeben sich eine hohe Flexibilität und freie Gestaltungsmöglichkeiten bei dem Design der Blattfedervorrichtung 1A. Da der Baukasten 8A nur eine überschaubare Anzahl von unterschiedlichen Blattfederelementen 2A, 3A aufweist, ist aufgrund der geringen Variantenzahl eine Fertigung der Blattfederelemente 2A, 3A mit nur wenigen Werkzeugen möglich.

Da immer dieselben Prozessparameter zur Fertigung der Blattfederelemente 2A, 3A verwendet werden können, ist eine hocheffiziente Fertigung in hoher Stückzahl möglich. Dabei können mehrere Blattfederelemente 2A, 3A jeweils parallel hergestellt werden. Da die Blattfederelemente 2A, 3A zur Herstellung von unterschiedlichsten Typen an Blattfedervorrichtungen 1A verwendet werden können, können diese aufgrund der kontinuierlichen Verwendung auf Lager gehalten werden und sind somit stets verfügbar.

Unterschiedliche maßgeschneiderte Blattfedervorrichtungen 1A können somit schnell und auch in kleinen Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden, da das Fügen der einzelnen Blattfederelemente 2A, 3 A zu der Blattfedervorrichtung 1A werkzeugungebunden durchgeführt werden kann. Die Auslegung der Blattfedervorrichtung 1A und das Fügen der Blattfederelemente 2A, 3A zu der Blattfedervorrichtung 1A kann beispielsweise bei einem Hersteller erfolgen, während die Herstellung der standardisierten Blattfederelemente 2A, 3A kostengünstig ausgelagert werden kann. Insbesondere die in der Fig. 1 gezeigte Blattfedervorrichtung 1A und der in der Fig. 2 gezeigte Baukasten 8A umfassen Blattfederelemente 2A, 3A, die auch als Transversalelemente bezeichnet werden können. Die Blattfederelemente 2A, 3A sind blattförmig oder plattenförmig. Insbesondere sind die Blattfederelemente 2A, 3A einfach geformte Platten oder Bänder. Mit Hilfe der klammerförmigen Umlenkungselemente 6 können Spannungsspitzen an den Endabschnitten 4, 5 eliminiert werden. Allerdings können an den Umlenkungselementen 6 hohe Hebelkräfte auftreten, die jedoch durch eine entsprechende Auslegung und ein entsprechendes Design der Umlenkungselemente 6 beherrschbar sind.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Blattfedervorrichtung 1B, die auch mit Hilfe des Baukastens 8A hergestellt werden kann. Die Fig. 4 zeigt die Ansicht IV gemäß der Fig. 3.

Die Blattfedervorrichtung 1B unterscheidet sich von der Blattfedervorrichtung lA im Wesentlichen dadurch, dass Endabschnitte 4, 5 von Blattfederelementen 2B, 3B im Querschnitt nicht rechteckförmig, sondern halbrund sind. Hierdurch ist eine einfache Verbindung der Endabschnitte 4, 5 mit Hilfe eines aufgeschobenen Umlenkungselements 6 möglich.

Zur Absicherung gegen ein Verschieben des Umlenkungselements 6 können die jeweiligen Endabschnitte 4, 5 in das Umlenkungselement 6 eingeklebt sein. Das Umlenkungselement 6 ist hülsenförmig und kann daher auch als Hülse bezeichnet werden. Beispielsweise kann das Umlenkungselement 6 aus Gewichtsgründen aus einem F aserverbundkunststoffrohr, insbesondere aus einem Rohr, das aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff gefertigt ist, her gestellt sein.

Die Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Blattfedervorrichtung 1C. Die Fig. 6 zeigt einen entsprechenden Baukasten 8C zum Herstellen der Blattfedervorrichtung 1C. Im Gegensatz zu den Blattfedervorrichtungen 1A, 1B weist die Blattfedervorrichtung 1C bügelförmige Blattfederelemente 2C, 3C auf. Jedes Blattfederelement 2C, 3C ist bügelförmig gekrümmt und umfasst einen Umlenkungsabschnitt 9. Die Umlenkungsabschnitte 9 entsprechen den zuvor erläuterten Umlenkungselementen 6. Jeder Umlenkungsabschnitt 9 verbindet zwei Blattfederabschnitte 10, 11 miteinander. Die Umlenkungsabschnitte 9 können auch als Umkehrpunkte oder Umlenkungspunkte bezeichnet werden.

Die Blattfederabschnitte 10, 11 sind an Fügestellen 12 miteinander verbunden. Die Fügestellen 12 können Klebeverbindungen oder Klammerverbindungen sein. Die Fügestellen 12 können auch Nietverbindungen oder Schraubverbindungen sein oder solche aufweisen. Die Umlenkungsabschnitte 9 weisen gegenüber den Blattfederabschnitten 10, 11 eine erhöhte Steifigkeit auf, so dass sich bei einem Einfedern der Blattfedervorrichtung 1C im Wesentlichen nur die Blattfederab- schnitte 10, 11 und nicht die Umlenkungsabschnitte 9 verformen. Die Umlenkungsabschnitte 9 können daher auch als deaktivierte Zonen der Blattfedervorrichtung 1C bezeichnet werden.

Das heißt, dass jeweils ein Umlenkungsabschnitt 9 und zwei Blattfederabschnitte 10, 11 einteilig, insbesondere materialeinstückig, miteinander verbunden sind. "Einteilig" oder "einstückig" bedeutet vorliegend, dass der Umlenkungsabschnitt 9 und die beiden Blattfederabschnitte 10, 11 ein gemeinsames Bauteil, nämlich ein Blattfederelement 2C, 3C bilden, und nicht aus unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt sind. "Materialeinstückig" bedeutet insbesondere, dass der Umlenkungsabschnitt 9 und die Blattfederabschnitte 10, 11 durchgehend aus demselben Material gefertigt sind. Im Unterschied zu den Blattfedervorrichtun- gen 1A, 1B sind die Umlenkungsabschnitte 9 somit integraler Bestandteil der Blattfederelemente 2C, 3C. Die Blattfederelemente 2C, 3C sind mit Hilfe der Fügestellen 12 an den Blattfederabschnitten 10, 11 miteinander verbunden. Die Verbindung kann eine Klebeverbindung sein. Es kann jedoch auch eine wie mit Bezug zu den Umlenkungselementen 6 beschriebene Klammerverbindung vorgesehen sein. Aufgrund der direkten Verbindung der Blattfederabschnitte 10, 11 miteinander sind die Fügestellen 12 bei einer vertikalen Krafteinleitung abhängig von einer Einfederung der Blattfedervorrichtung 1C nur minimal mit Scherkräften belastet.

Es ist somit auch bei der Blattfedervorrichtung 1C eine Fertigung der Blattfedervorrichtung 1C mit einem überschaubaren Satz an Blattfederelementen 2C, 3C möglich. Durch Fügen einer entsprechenden Auswahl von Blattfederelementen 2C, 3C ist es somit möglich, eine individuell angepasste Blattfedervorrichtung 1C herzustellen.

Die Fig. 7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen der jeweiligen Blattfedervorrichtung 1A, IB, 1C. Bei dem Verfahren wird in einem Schritt S1 der jeweilige Baukasten 8A, 8C bereitgestellt, welcher eine Vielzahl sich voneinander unterscheidender aus dem F a- serverbundkunststoff gefertigter Blattfederelemente 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C umfasst. Das Bereitstellen des Baukastens 8A, 8C umfasst auch ein Herstellen der Blattfederelemente 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C.

In einem Schritt S2 wird die Blattfedervorrichtung 1A, IB, 1C gemäß einem gewünschten Anwendungsfall ausgelegt. Der Anwendungsfall kann beispielsweise eine bestimmte Variante eines Kraftfahrzeugs sein. Beispielsweise ist es gemäß dem Anwendungsfall erforderlich, eine bestimmte Federkonstante und/oder bestimmte geometrische Abmessungen der Blattfedervorrichtung 1A, 1B, 1C festzulegen. Das Auslegen kann beispielsweise mit Hilfe eines Computerprogramms erfolgen. In einem Schritt S3 werden aus dem Baukasten 8A, 8C Blattfederelemente 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C gemäß der zuvor erfolgten Auslegung der Blattfedervorrichtung 1A, IB, 1C ausgewählt. Das Auswählen kann automatisiert, beispielsweise mit Hilfe eines Roboterarms, erfolgen. Abschließend werden die Blattfederele- mente 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C zu der jeweiligen Blattfedervorrichtung 1A, IB, 1C gefügt, das Fügen kann, wie zuvor erwähnt, mit Hilfe der Fügestellen 12 oder der Umlenkungselemente 6 erfolgen.

Obwohl die vorhegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrie- ben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.

BEZUGSZEICHENLISTE A Blattfedervorrichtung B Blattfedervorrichtung C Blattfedervorrichtung A Blattfederelement B Blattfederelement C Blattfederelement A Blattfederelement B Blattfederelement C Blattfederelement Endabschnitt Endabschnitt Umlenkungselement Bereich A Baukasten C Baukasten Umlenkungsabschnitt 0 Blattfederabschnitt 1 Blattfederabschnitt 2 Fügestelle 1 Schritt 2 Schritt 3 Schritt 4 Schritt

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen einer aus einem Faserverbundkunststoff gefertigten Blattfedervorrichtung (1A, IB, 1C), mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen (Sl) eines Baukastens (8A, 8C), welcher eine Vielzahl sich voneinander unterscheidender aus dem F aserverbundkunststoff gefertigter Blattfederelemente (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C) der Blattfedervorrichtung (1A, 1B, 1C) umfasst, b) Auslegen (S2) der Blattfedervorrichtung (1A, IB, 1C) gemäß einem gewünschten Anwendungsfall, c) Auswählen (S3) von Blattfederelementen (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C) aus dem Baukasten (8A, 8C) gemäß der Auslegung der Blattfedervorrichtung (1A, IB, 1C), und d) Fügen (S4) der ausgewählten Blattfederelemente (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C) zu der Blattfedervorrichtung (1A, IB, 1C).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt d) Endabschnitte (4, 5) der Blattfederelemente (2A, 2B, 3A, 3B) gefügt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt d) Blattfederabschnitte (10, 11) der Blattfederelemente (2C, 3C) gefügt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt d) die Blattfederabschnitte (10, 11) an Fügestellen (12) gefügt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt d) die Blattfederelemente (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C) stoffschlüssig miteinander verbunden werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt d) die Blattfederelemente (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C) formschlüssig miteinander verbunden werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt d) die Blattfederelemente (2A, 2B, 3A, 3B) mit Hilfe klammerförmiger oder rohrförmiger Umlenkungselemente (6) formschlüssig miteinander verbunden werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) zumindest eine Vielzahl erster Blattfederelemente (2A, 2B, 2C) und eine Vielzahl sich in ihren Federeigenschaften von den ersten Blattfederelementen (2A, 2B, 2C) unterscheidende zweite Blattfederelemente (3A, 3B, 3C) hergestellt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt a) plattenförmige Blattfederelemente (2A, 2B, 3A, 3B) oder bügelförmige Blattfederelemente (2C, 3C) hergestellt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt b) Federeigenschaften, insbesondere die Federkonstante und/oder eine Geometrie, der Blattfedervorrichtung (1A, IB, 1C) festgelegt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt d) die Blattfederelemente (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C) in Reihe geschaltet werden.

12. Baukasten (8A, 8C) zum Herstellen einer aus einem Faserverbundkunststoff gefertigten Blattfedervorrichtung (1A, IB, 1C), mit einer Vielzahl sich voneinander unterscheidender aus dem Faserverbundkunststoff gefertigter Blattfederelemente (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C), wobei eine Auswahl von Blattfederelementen (2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C) zu der Blattfedervorrichtung (1A, 1B, 1C) fügbar ist.

13. Baukasten nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch klammerförmige oder rohrförmige Umlenkungselemente (6) mit deren Hilfe die Blattfederelemente (2A, 2B, 3A, 3B) formschlüssig miteinander verbindbar sind.

14. Baukasten nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch zumindest eine Vielzahl erster Blattfederelemente (2A, 2B, 2C) und eine Vielzahl sich in ihren Federeigenschaften von den ersten Blattfederelementen (2A, 2B, 2C) unterscheidende zweite Blattfederelemente (3A, 3B, 3C).

15. Baukasten nach einem der Ansprüche 12 - 14, gekennzeichnet durch plattenförmige Blattfederelemente (2A, 2B, 3A, 3B) oder bügelförmige Blattfederelemente (2C, 3C).