DE102010050065A1

DE102010050065A1 - Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff mit unterschiedlich langen Faserlagen sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102010050065A1
Application number: DE102010050065A
Authority: DE
Inventors: Matthais Voigt; Maik Schreier; Heiko Kempe
Original assignee: IFC Composite GmbH
Current assignee: Shandong Sinoma Composite Auto Parts Co Ltd Cn
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2030-10-30
Also published as: DE102010050065B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blattfeder (10) aus einem Faserverbundwerkstoff, bestehend aus einer Mehrzahl von mit einem Kunstharz benetzten Faserlagen, wobei unterschiedlich lange Faserlagen übereinander angeordnet sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben. Zur Ausbildung von Blattfederbereichen mit größerer Dicke ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass unterschiedlich lange Faserlagen (6, 7, 8, 9) derartig wechselweise übereinander angeordnet sind, dass sie mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1; BE2) der Blattfeder (10) bilden und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2; BE1) der Blattfeder (10) nicht erreichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff, bestehend aus einer Mehrzahl von mit einem Kunstharz benetzten Faserlagen, wobei unterschiedlich lange Faserlagen übereinander angeordnet sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Blattfeder.
Gattungsgemäße Blattfedern sind beispielsweise aus der DE 1 231 967 A1 , EP 0 225 485 B1 , US 3,900,357 B1 und der JP 61-149 631 A1 bekannt. Diese Faserverbundblattfedern haben bei einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt eine axial unterschiedliche Dicke, wobei die größte Dicke im Bereich der axialen Mitte der Blattfeder vorliegt. Der Dickenverlauf einer solchen Blattfeder ist üblicherweise derartig, dass er von einem axialen Ende der Blattfeder aus stetig zunimmt, in deren Mitte ein Maximum erreicht und dann zu dem anderen axialen Ende wieder auf einen Minimum abfällt. Die Dickenunterschiede in der Blattfeder sind durch das Übereinanderlegen unterschiedlich vieler und unterschiedlich langer Faserlagen realisiert. Dabei liegen im Bereich der axialen Mitte der Blattfeder mehr und kürzere Faserlagen übereinander als im Bereich ihrer axialen Enden.
Sofern eine solche Faserverbundblattfeder hinsichtlich ihrer Federungs- und Gewichtseigenschaften optimiert werden soll, ist der Fachmann bemüht die Geometrie der Blattfeder an einen idealen Verlauf anzupassen, welcher sich aus einem Betriebslastenprofil für die Blattfeder errechnen lässt. Dies führt bei einem Aufbau einer Faserverbundblattfeder nach dem Stand der Technik dazu, dass auch sehr kurze Faserlagen zur Bildung des axial dicksten Abschnitts der Blattfeder verwendet werden müssen. Denn aus Analysen ist bekannt, dass die an der oder an den dicksten Stellen einer solchen Blattfeder angeordneten Fasern aus mechanischen Gründen sehr vorteilhaft sind. Sehr kurze Faserlagen lassen sich aber nur sehr schwer genau verlegen, so dass bei einer manuellen Herstellung dafür viel Zeit benötigt wird. Bei einer automatisierten maschinellen Herstellung einer solchen Faserverbundblattfeder ist dagegen der Aufwand für die bereitzustellenden Handhabungsautomaten sehr groß. Außerdem hat sich gezeigt, dass sehr kurze Faserlagen, also im Bereich von 0,5 cm bis 10 cm, bei der Herstellung der Blattfeder axial verrutschen. Daher kann eine Faserverbundblattfeder, die den bisher bekannten Aufbau aufweist, zwar eine weitgehend optimale Geometrie aufweisen, deren dicksten Stellen tragen aber wegen der sehr kurzen Faserlagen und gegebenenfalls verrutschten Faserlagen dennoch nicht stark zu den gewünschten Blattfedereigenschaften bei.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff vorzustellen, die einen Verdickungsabschnitt aufweist, der ohne die Verwendung von sehr kurzen Faserlagen gebildet ist. Dennoch soll die Verdickung auch an ihrer dicksten Stelle einen optimalen Faservolumenanteil aufweisen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Blattfeder zu beschreiben.
Die Lösung dieser Aufgaben ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den zugeordneten Unteransprüchen beschrieben.
Demnach betrifft die Erfindung zunächst eine Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff, bestehend aus einer Mehrzahl von mit einem Kunstharz benetzten Faserlagen, wobei unterschiedlich lange Faserlagen zur Ausbildung eines vorgegebenen Dickenverlaufs der Blattfeder übereinander angeordnet sind. Zur Optimierung der Blattfeder, insbesondere hinsichtlich ihrer mechanischen Federeigenschaften sowie hinsichtlich ihres Gewichts, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die unterschiedlich langen Faserlagen derartig wechselweise übereinander angeordnet sind, dass sie mit ihrem einen axialen Ende das erste axiale Ende der Blattfeder bilden und mit ihrem anderen axialen Ende das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreichen.
Vorzugsweise weist jede Faserlage eine Mehrzahl von übereinander und nebeneinander angeordneten einzelnen Fasern auf. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Faserlagen aus einzelnen Fasersträngen (Rovings) oder aus Fasergeweben, beispielsweise aus einem Unidirektionalgewebe bestehen. Die Faserlagen bilden zusammen mit dem Kunstharz einen Faserverbundwerkstoff, der beispielsweise aus Glasfasern und einem Expoxidharz aufgebaut ist. Die Verwendung von an sich bekannten Prepregs zur Bildung der Faserlagen ist vorteilhaft.
Mit dem durch die Erfindung definierten Konstruktionsprinzip kann beinahe jede gewünschte Dickengeometrie einer Faserverbundblattfeder realisiert werden, ohne dass dazu kurze oder gar sehr kurze Fasern oder Faserlagen verwendet werden müssen. Sofern die Stelle mit der größten Dicke der Blattfeder wie üblich im Bereich deren axialen Mitte ausgebildet sein soll, sind die kürzesten ein Ende der Blattfeder bildenden Fasern oder Faserlagen etwas länger als die Hälfte der axialen Länge der Blattfeder. Dies wird weiter unten an Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die unterschiedlich langen Faserlagen mit ihrem anderen, also nicht endbündigen axialen Ende die axiale Mitte einer Aufdickung der Blattfeder axial übergreifen, ohne dabei das gegenüber liegende zweite axiale Ende der Blattfeder zu erreichen. Hierdurch wird in dem Überlappungsbereich der unterschiedlich langen Faserlagen eine besonders gute Kraftweiterleitung zwischen den Fasern der Faserlagen erreicht.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zusätzlich zu denjenigen Fasern oder Faserlagen, die sich nicht von einem axialen Ende bis zu dem anderen axialen Ende der Blattfeder erstrecken, auch solche Faserlagen oder Fasern in der Blattfeder angeordnet sind, die sich von einem axialen Ende bis zu dem anderen axialen Ende der Blattfeder erstrecken. Diese Fasern oder Faserlagen sind gemäß einer bevorzugten Variante im Bereich der Mitte der Dicke der Blattfeder angeordnet, also eher dicht oberhalb und dicht unterhalb der neutralen Faser der Blattfeder.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die unterschiedlich langen Fasern bzw. Faserlagen, die ein axiales Ende der Blattfeder bilden, zum Aufbau der Blattfeder derartig übereinander angeordnet sind, dass ausgehend von der neutralen Faser der Blattfeder mit zunehmender Dicke der Blattfeder immer kürzere Faserlagen wechselweise übereinander liegen. Die jeweilige Länge der Fasern bzw. Faserlagen bestimmt dabei die Ausbildung der Dickengeometrie der Blattfeder.
Gemäß einer ersten Variante kann dabei vorgesehen sein, dass mindestens eine Faserlage mit einer bestimmten Länge an einem axialen Ende der Blattfeder bündig anliegt, und dass über dieser Faserlage mindestens eine weitere Faserlage mit der gleichen Länge am anderen Ende der Blattfeder bündig anliegt. Demnach sind von zwei Faserlagen gleicher Länge eine Faserlage linksbündig und die andere Faserlage rechtsbündig angeordnet. Die nicht bis zum axialen Ende der Blattfeder reichenden Fasern bzw. Faserlagen überdecken sich dabei im Bereich der ausgebildeten Verdickung.
Gemäß einer zweiten Variante ist vorgesehen, dass mindestens eine Faserlage mit einer bestimmten Länge an einem axialen Ende der Blattfeder bündig anliegt, und dass über dieser Faserlage mindestens eine andere Faserlage mit einer anderen Länge am anderen Ende der Blattfeder bündig anliegt. Demnach sind zwei Faserlagen unterschiedlicher Länge wechselweise linksbündig und rechtsbündig übereinander angeordnet. Die nicht bis zum axialen Ende der Blattfeder reichenden Fasern bzw. Faserlagen überdecken sich dabei im Bereich der ausgebildeten Verdickung.
Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass in der Blattfeder zusätzlich Faserlagen angeordnet sind, die keines der beiden axialen Enden der Blattfeder erreichen. Diese Faserlagen sind vorzugsweise fern von der Oberseite und der Unterseite sowie fern von der neutralen Faser der fertigen Blattfeder angeordnet und tragen zur geometrischen Gestaltung der Blattfeder bei.
Entsprechend einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der axiale Bereich der Blattfeder, in dem ihre oberste Faserlage in der Aufdickung die darunter liegende Faserlage überdeckt, wenigstens 5% der axialen Erstreckung der Aufdickung beträgt.
Die durch das beschriebene wechselseitige Übereinanderlegen von Faserlagen hergestellte Blattfeder kann eine Aufdickung mit ihrer dicksten Stelle im Bereich ihrer axialen Mitte, an ihren endseitigen Einspannbereichen oder dazwischen aufweisen.
Als vorteilhaft wird beurteilt, wenn vorgesehen ist, dass jeweils wenigstens eine Faserlage an der Oberseite und an der Unterseite der Blattfeder angeordnet ist, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt. Hierdurch wird erreicht, dass die Oberseite bzw. die Unterseite der Blattfeder eine homogene und glatte bzw. stufenfreie Struktur aufweist.
Der innere Aufbau einer gemäß der Erfindung beispielhaft hergestellten Blattfeder sieht demnach die Nutzung von unterschiedlichen, wechselweise übereinander geschichteten Faserlagen vor, nämlich die unterschiedlich langen Faserlagen, welche mit ihrem einen axialen Ende das erste axiale Ende der Blattfeder bilden und mit ihrem anderen axialen Ende das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreichen, und diejenigen Faserlagen, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstrecken, sowie diejenigen Faserlagen, welche keines der beiden axialen Enden der Blattfeder erreichen.
Noch konkreter ist eine Blattfeder gemäß der Erfindung ausgebildet, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ausgehend von der neutralen Faser der Blattfeder zuerst solche Faserlagen angeordnet sind, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstrecken, dass mit zunehmender Dicke symmetrisch zur neutralen Faser mehrere solche unterschiedlich langen Faserlagen angeordnet sind, welche mit ihrem einen axialen Ende das erste axiale Ende der Blattfeder bilden und mit ihrem anderen axialen Ende das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreichen, dass dann erneut solche Faserlagen angeordnet sind, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstrecken, dass dann Faserlagen in der Blattfeder angeordnet sind, die keines der beiden axialen Enden der Blattfeder erreichen, dass anschließend solche Faserlagen angeordnet sind, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstrecken, dass dann mehrere solche unterschiedlich langen Faserlagen angeordnet sind, welche mit ihrem einen axialen Ende das erste axiale Ende der Blattfeder bilden und mit ihrem anderen axialen Ende das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreichen, und dass dann abschließend jeweils wenigstens eine Faserlage an der Oberseite und an der Unterseite der Blattfeder angeordnet ist, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstrecken.
Eine andere konkrete Ausführungsform der Erfindung sieht eine Blattfeder vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ausgehend von der neutralen Faser der Blattfeder zuerst solche Faserlagen angeordnet sind, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstrecken, dass mit zunehmender Dicke symmetrisch zur neutralen Faser mehrere solche unterschiedlich langen Faserlagen in der Blattfeder angeordnet sind, die keines der beiden axialen Enden der Blattfeder erreichen, dass anschließend zumindest eine solche Faserlage angeordnet ist, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt, dass dann mehrere solche unterschiedlich langen Faserlagen angeordnet sind, welche mit ihrem einen axialen Ende das erste axiale Ende der Blattfeder bilden und mit ihrem anderen axialen Ende das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreichen, dass anschließend solche Faserlagen angeordnet sind, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstrecken, dass dann mehrere solche unterschiedlich langen Faserlagen angeordnet sind, welche mit ihrem einen axialen Ende das erste axiale Ende der Blattfeder bilden und mit ihrem anderen axialen Ende das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreichen, und dass dann abschließend jeweils wenigstens eine Faserlage an der Oberseite und an der Unterseite der Blattfeder angeordnet ist, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt.
Die Erfindung betrifft auch ein erstes Verfahren zur Herstellung einer Faserverbundblattfeder mit den Merkmalen des Anspruchs 1, welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

a) Zuschneiden von Faserlagen unterschiedlicher Länge,
b) Ablegen der kürzesten Faserlage in eine Form, wobei ein axiales Ende dieser Faserlage ein erstes axiales Ende der Blattfeder bildet aber das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreicht,
c) Ablegen der nächst längeren Faserlage in die Form und auf die vorherige Faserlage, wobei ein axiales Ende dieser weiteren Faserlage das zweite axiale Ende der Blattfeder bildet aber das erste axiale Ende der Blattfeder nicht erreicht,
d) weiter wechselweises Ablegen immer längerer dieser Faserlagen übereinander, bis wenigstens eine Faserlage in die Form abgelegt wird, die sich von einem ersten axialen Ende bis zu dem zweiten axialen Ende der Blattfeder erstreckt,
e) wechselweises Ablegen immer kürzerer Faserlagen übereinander in der Form, wobei diese Faserlagen mit einem ihrer axialen Enden das erste axiale Ende oder das zweite axiale Ende der Blattfeder bilden, aber das andere axiale Ende der Blattfeder nicht erreichen, solange, bis die gewünschte Blattfederdicke erreicht ist.

Eine nach diesem Verfahren hergestellte Blattfeder weist einen symmetrischen Dickenverlauf um ihre neutrale Faser auf, da unterhalb und oberhalb der neutralen Faser jeweils immer kürzere Faserlagen übereinander angeordnet sind.
Sofern eine Faserverbundblattfeder hergestellt werden soll, die auf einer Seite ihrer neutralen Faser keine Aufdickung und auf der gegenüber liegenden Seite eine Aufdickung aufweist, sind folgende Verfahrensschritte notwenig:

f) Zuschneiden von Faserlagen unterschiedlicher Länge,
g) Ablegen von Faserlagen in eine Form, die sich vom ersten axialen Ende (BE1) bis zu dem zweiten axialen Ende der Blattfeder erstrecken,
h) wechselweises Ablegen immer kürzerer Faserlagen übereinander in der Form, wobei diese Faserlagen mit einem ihrer axialen Enden das erste axiale Ende oder das zweite axiale Ende der Blattfeder bilden, aber das andere axiale Ende der Blattfeder nicht erreichen, solange bis die gewünschte Blattfederdicke erreicht ist.

Zwei nach den Verfahrensschritten f) bis h) hergestellte Blattfeder-Halbzeuge können gemäß einer Verfahrensvariante an ihren planen Unterseiten miteinander verbunden werden. Dies kann beispielsweise durch ein Verkleben von zwei schon ausgehärteten Blattfeder-Halbzeugen erfolgen, oder durch ein Übereinanderlegen von zwei Blattfeder-Halbzeugen, die jeweils aus Prepregs aufgebaut und noch nicht vollständig abgebunden sind.
Bei diesen beiden Verfahren kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Oberseite und/oder die Unterseite der Blattfeder durch die Ablage von wenigstens einer Faserlage gebildet wird, die sich von dem ersten axialen Ende bis zum zweiten axiale Ende der Blattfeder erstreckt.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Faserverbundblattfeder gemäß der Erfindung sieht folgende Verfahrensschritte vor:

i) Zuschneiden von Faserlagen unterschiedlicher Länge,
j) Ablegen von wenigstens einer Faserlage in einer Form, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt,
k) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage, welche mit ihrem einen axialen Ende das erste axiale Ende der Blattfeder bildet und mit ihrem anderen axialen Ende das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreicht,
l) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt,
m) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage, welche keines der beiden axialen Enden der Blattfeder erreicht, wobei die Länge dieser Faserlagen in Richtung zur neutralen Faser immer größer wird,
n) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt,
o) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage, welche mit ihrem einen axialen Ende das erste axiale Ende der Blattfeder bildet und mit ihrem anderen axialen Ende das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreicht,
p) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt, und
q) weiter mit den Verfahrensschritten i) bis o) in umgekehrter Reihenfolge, bis die Blattfeder vollständig aufgebaut ist.

Eine Faserverbundblattfeder gemäß der Erfindung kann aber auch mit folgenden Verfahrensschritten hergestellt werden:

r) Zuschneiden von Faserlagen unterschiedlicher Länge,
s) Ablegen von wenigstens einer Faserlage in einer Form, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt,
t) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage, welche mit ihrem einen axialen Ende das erste axiale Ende der Blattfeder bildet und mit ihrem anderen axialen Ende das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreicht,
u) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt,
v) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage, welche mit ihrem einen axialen Ende das erste axiale Ende der Blattfeder bildet und mit ihrem anderen axialen Ende das zweite axiale Ende der Blattfeder nicht erreicht,
w) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt,
x) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage, welche keines der beiden axialen Enden der Blattfeder erreicht, wobei die Länge dieser Faserlagen bis zum Erreichen der neutralen Faser immer größer wird,
y) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage, welche sich bis zu beiden Enden der Blattfeder erstreckt, und
z) weiter mit den Verfahrensschritten r) bis x) in umgekehrter Reihenfolge, bis die Blattfeder vollständig aufgebaut ist.

Auch bei den beiden letztgenannten Verfahren kann vorgesehen sein, dass die Oberseite und/oder die Unterseite der Blattfeder durch die Ablage von wenigstens einer Faserlage gebildet wird, die sich von dem ersten axialen Ende bis zum zweiten axiale Ende der Blattfeder erstreckt.
Schließlich ist vorgesehen, dass die Faserlagen vor oder nach ihrem Zuschneiden mit einem Kunstharz benetzt werden, und dass die Blattfeder in der Form unter der Einwirkung eines vorgegebenen zeitlichen Temperatur- und Druckverlaufs gepresst und abgebunden wird. Die Blattfeder kann aber auch ohne eine Form nach den genannten Verfahrensschritten hergestellt werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Faserverbundblattfeder mit einem Aufbau gemäß dem Stand der Technik,
2 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Faserverbundblattfeder,
3 einen schematische Ausschnitt aus einem Verlegeplan für Faserlagen zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Blattfeder nach einer ersten Ausführungsform,
4 einen schematische Ausschnitt aus einem Verlegeplan für Faserlagen zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Blattfeder nach einer zweiten Ausführungsform,
5 einen schematische Ausschnitt aus einem Verlegeplan für Faserlagen zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Blattfeder nach einer dritten Ausführungsform,
6 einen schematische Ausschnitt aus einem Verlegeplan für Faserlagen zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Blattfeder nach einer vierten Ausführungsform, und
7 einen schematische Ausschnitt aus einem Verlegeplan für Faserlagen zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Blattfeder nach einer fünften Ausführungsform.
Demnach ist in 1 der Aufbau einer bekannten Faserverbundblattfeder 1 schematisch dargestellt. Diese Blattfeder 1 weist in ihrem mittleren Abschnitt eine größere Dicke D als an ihren axialen Enden auf. Diese Aufdickung der Blattfeder 1 ist durch das Übereinanderlegen von immer kürzeren Faserlagen 3, 4 gebildet worden, wobei alle diese Faserlagen 3, 4 kürzer als die axiale Länge L1 der Blattfeder 1 sind. Die kurzen Faserlagen 3, 4 sind über andere, lange Faserlagen 2 der Blattfeder angeordnet, wobei diese langen Faserlagen 2 sich von einem axialen Ende zu dem anderen axialen Ende der Blattfeder 1 erstrecken. Daher befindet sich die kürzeste Faserlage 4 mit einer Länge In an der dicksten Stelle der Blattfeder 1, während die darunter liegenden Faserlagen Ln-i nacheinander immer länger sind. Dies ist beispielhaft an der zweiten Faserlage 4 mit der Länge Ln-1 und der fünften Faserlage 3 erkennbar, die eine Länge Ln-5 aufweist.
Die Anzahl der genannten Faserlagen ist nur beispielhaft und dient insbesondere im Zusammenhang mit den Zeichnungsfiguren zur übersichtlichen Darstellung des Aufbaus der Blattfeder.
Wie eingangs beschrieben wurde, ist an dieser bekannten Faserverbundblattfeder 1 nachteilig, dass die oberen kurzen Faserlagen 4 für einen optimalen Geometrieverlauf der Blattfeder so kurz sein müssen, dass diese einerseits nur schwer handhabbar und passgenau ablegbar sind, und dass diese kurzen Faserlagen 4 aufgrund ihrer geringen Kontaktlänge zur darunter liegenden Faserlage nur wenig zur Weiterleitung von Kräften beitragen können.
Davon abweichend folgt die Faserverbundblattfeder 10 gemäß der Erfindung wie in den weiteren Figuren dargestellt einem anderen Aufbau. Auch bei dieser Faserverbundblattfeder 10 befinden sich oberhalb und unterhalb der neutralen Faser NF Faserlagen 5, die sich von einem axialen Ende BE1 zu dem anderen axialen Ende BE2 der Blattfeder erstrecken. Zur Ausbildung einer symmetrischen Aufdickung D der Blattfeder sind oberhalb und unterhalb der neutralen Faser NF, also in der Mitte der Dicke, weitere Faserlagen 6, 7, 8, 9 wechselweise übereinander gelegt, die in Richtung zur größten Dicke D der Blattfeder immer kürzer sind. 2 zeigt hierzu die immer geringer werdenden Längen 12, 13, 14 und 15 der Faserlagen 6, 7, 8 und 9. Deutlich erkennbar ist dabei, dass die unterschiedlich langen Faserlagen 6, 7, 8, 9 derartig wechselweise übereinander angeordnet sind, dass sie mit ihrem einen axialen Ende FE1 das erste axiale Ende BE1 der Blattfeder 10 bilden und mit ihrem anderen axialen Ende FE2 die axiale Mitte einer Aufdickung D der Blattfeder 10 axial übergreifen, ohne dabei das gegenüber liegende zweite axiale Ende BE2 der Blattfeder 10 zu erreichen. Dadurch ist ein Aufdickungsbereich mit der Länge LD und der maximalen Dicke D gebildet, zu dessen Aufbau vergleichsweise lange, gut verlegbare und Kräfte gut weiterleitende Faserlagen verwendet wurden.
In 3 ist beispielhaft ein axial mittiger Ausschnitt aus einem schematisierten Verlegeplan für Faserlagen zur Herstellung einer Faserverbundblattfeder gemäß der Erfindung dargestellt, die eine Länge von 1,4 m und eine maximale Dicke D von 0,16 m aufweist. Demnach befindet sich die neutrale Faser NF der Blattfeder bei einer Dicke von 0,08 m, und oberhalb sowie unterhalb dieser neutralen Faser NF sind jeweils zwei Faserlagen 5 übereinander abgelegt, deren Fasern sich von einem axialen Ende BE1 zu dem gegenüberliegenden axialen Ende BE2 der Blattfeder erstrecken. Darüber sind mit zunehmender Dicke D immer kürzere Faserlagen 6, 7, 8, 9 wechselweise übereinander gelegt, die mit ihrem einen Ende FE2 ein axiales Ende BE1, BE2 der Blattfeder 10 bilden. Ihre Länge reicht zwar jeweils aus, um die axiale Mitte der Blattfeder 10 zu überdecken, nicht aber um das andere axiale Ende BE2, BE1 der Blattfeder 10 zu erreichen.
Mit diesem Lagenaufbau kann eine Blattfeder 10 hergestellt werden, die bei Nutzung von vorzugsweise recht dünnen und ausreichend vielen Faserlagen 5, 6, 7, 8, 9 eine vorgegebene optimale Geometrie aufweist, und deren Faserlagen ausreichend lang sind, um die im Betrieb der Blattfeder 10 auftretenden Kräfte sehr gut weiterleiten zu können. Darüber hinaus kann die Verlegung der im Vergleich zum Stand der Technik recht langen Faserlagen 6, 7, 8, 9 im Verdickungsbereich LD mit vergleichsweise einfachen technischen Mitteln präzise und kostengünstig erfolgen. Dies wird an den Faserlagen des im 3 gezeigten Ausführungsbeispiels deutlich, bei dem die kürzeste Faserlage 9 etwas länger als 0,7 m lang ist.
Ein Konstruktionsmerkmal dieser Blattfeder 10 kann dabei sein, dass derjenige axiale Bereich, in dem die oberste Faserlage 9 in der Aufdickung D die darunter liegende Faserlage 8 überdeckt, wenigstens 5% der axialen Erstreckung LD der Aufdickung D beträgt. Wenn die axialen Erstreckung LD der Aufdickung D = 0.45 m lang ist, dann überdeckt die dickenbezogen letzte Faserlage 9 die darunter angeordnete Faserlage 8 über eine Strecke von 0,02 m.
4 zeigt einen axialen Ausschnitt aus einem schematisierten Verlegeplan für Faserlagen zur Herstellung einer Faserverbundblattfeder gemäß einer weiteren Ausführungsform. In diesem Fall wird die Blattfeder aus zwei identischen Blattfeder-Halbzeugen (Teil A, Teil B) hergestellt sind. Ein solches Blattfeder-Halbzeug besteht aus mehreren übereinander geschichteten Faserlagen. Beginnend mit der späteren neutralen Faser NF der Blattfeder sind drei Faserlagen 5 übereinander abgelegt, die von einem axialen Ende zum anderen axialem Ende der Blattfeder reichen. Darüber sind wechselweise jeweils zwei Faserlagen 6, 7, 8, und 9 unterschiedlicher Länge derartig abgelegt, dass wechselweise eine Faserlage das eine axiale Ende und die andere Faserlage gleicher Länge das andere axiale Ende der Blattfeder bildet. Die randfernen Enden FE2 der Faserlagen 6, 7, 8, 9 erreichen das gegenüber liegende Ende der Blattfeder nicht, sie überlappen sich jedoch in einem mittleren Abschnitt der Blattfeder. Die Faserlagen 6, 7, 8, 9 sind dabei mit zunehmender Entfernung von der neutralen Faser NF immer kürzer.
Wie 4 weiter verdeutlicht, werden zur Bildung der Blattfeder gemäß der Erfindung zwei identische Blattfeder-Halbzeuge (Teil A und Teil B) mit ihrer planen Unterseite zusammengefügt, so dass die fertige Blattfeder auf beiden Seiten der neutralen Faser NF eine Aufdickung aufweist. Die Verbindung der beiden Blattfeder-Halbzeuge erfolgt vorzugsweise in einer Formpresse unter einem gesteuerten Pressdruck und Temperaturverlauf.
5 zeigt einen ähnlichen schematisierten Verlegeplan für Faserlagen zur Herstellung einer Faserverbundblattfeder gemäß der Erfindung. Hierbei ist jedoch an der Oberseite und der Unterseite der Blattfeder 10 jeweils eine Faserlage 11 angeordnet, die bis zu beiden axialen Enden der Blattfeder reicht. Hierdurch ist ein sehr glatter, stufenloser Oberflächenverlauf gewährleistet.
6 zeigt einen schematisierten Verlegeplan für Faserlagen zur Herstellung einer Faserverbundblattfeder gemäß einer anderen Ausführungsform. Deutlich erkennbar ist, dass die Blattfeder einen um die neutrale Faser NF spiegelsymmetrischen Faserlagenaufbau aufweist. Bei der Herstellung einer derartig aufgebauten Blattfeder werden zunächst zwei Faserlagen 11 abgelegt, die vollständig von einem zum anderen axialen Ende der Blattfeder reichen. Anschließend folgen zwei Faserlagen 9 gleicher Länge, die wechselweise das eine oder andere axiale Ende BE1, BE2 der Blattfeder 10 bilden, jedoch mit ihrem freien Ende nicht bis zum entsprechend anderen Ende der Blattfeder reichen. Auf diese Faserlagen 9 werden anschließend zwei Faserlagen 5 abgelegt, die sich ebenfalls über die gesamt Länge der Blattfeder 10 erstrecken.
Darauf werden dann zwei Faserlagen 12 und 13 abgelegt, die weder das eine noch das andere axiale Ende der Blattfeder erreichen. Dabei ist die dichter zur neutralen Faser NF angeordnete Faserlage 13 länger als die weiter entfernte Faserlage 12. Auf die Faserlagen 12, 13 werden dann anschließend zwei Faserlagen 5 abgelegt, die sich über die gesamt Länge der Blattfeder 10 erstrecken. Darauf werden Faserlagen 8 gleicher Länge abgelegt, die wechselweise das eine oder andere axiale Ende BE1, BE2 der Blattfeder 10 bilden, jedoch mit ihrem freien Ende nicht bis zum entsprechend anderen Ende der Blattfeder reichen. Dennoch sind diese Faserlagen 8 erkennbar länger als die weiter außen angeordneten Faserlagen 9. Schließlich folgt eine Faserlage 5, die sich über die gesamt Länge der Blattfeder 10 erstreckt. Der weitere Aufbau der Blattfeder erfolgt mit den genannten Faserlagen, jedoch in entgegengesetzter Reihenfolge, so dass der Blattfederaufbau mit den beiden oben aufliegenden, axial beide Enden der Blattfeder verbindenden Faserlagen 11 abgeschlossen ist.
Schließlich zeigt 7 einen schematisierten Verlegeplan für Faserlagen zur Herstellung einer Faserverbundblattfeder gemäß einer letzten Ausführungsform der Erfindung. Auch bei dieser Blattfeder werden Faserlagen 11 verwendet, welche die Oberseite bzw. die Unterseite der fertigen Blattfeder 10 bilden. Ausgehend von der unteren Faserlage 11 folgen dann zwei Faserlagen 9, welche jeweils wechselseitig das axiale Ende der Blattfeder bilden, mit ihrem freien Ende das gegenüber liegende Ende der Blattfeder jedoch nicht erreichen. Auf diese Faserlagen 9 werden dann zwei durchgängige Faserlagen 5 abgelegt. Darauf werden zwei Faserlagen 8 abgelegt, die erkennbar länger als die artgleichen Faserlagen 9 sind, aber dennoch lediglich zur wechselseitigen Randbildung der Blattfeder dienen und mit ihrem freien Ende lediglich die Mitte der Blattfeder übergreifen. Auf diese Faserlagen 8 werden anschließend zwei Faserlagen 5 abgelegt, die sich über die gesamt Länge der Blattfeder 10 erstrecken. Dann folgen drei Faserlagen 12, 13, 14, welche so kurz und derartig angeordnet sind, dass sie die beiden axialen Enden der Blattfeder nicht berühren. Erkennbar ist auch, dass diese Faserlagen 12, 13, 14 in Richtung zur neutralen Faser NF der Blattfeder 10 immer Stück für Stück länger sind. Den Abschluss vor Erreichen der neutralen Faser NF bildet eine Faserlage 5, die sich über die gesamt Länge der Blattfeder 10 erstreckt. Oberhalb der neutralen Faser NF werden die genannten Faserlagen in umgekehrter Reihenfolge abgelegt, so dass die Oberseite der Blattfeder wie erwähnt durch Faserlagen 11 gebildet wird, welche sich über die gesamt Länge der Blattfeder 10 erstrecken.
Zur Herstellung einer Blattfeder 10 gemäß 3, die einen symmetrischen Dickenverlauf um deren neutrale Faser NF aufweist, sind gemäß einem ersten Verfahren folgende Verfahrensschritte vorgesehen:

a) Zuschneiden von Faserlagen 5, 6, 7, 8, 9 unterschiedlicher Länge,
b) Ablegen der kürzesten Faserlage 9 in eine Form, wobei ein axiales Ende FE1 dieser Faserlage 9 ein erstes axiales Ende BE1 der Blattfeder 10 bildet, jedoch das zweite axiale Ende BE2 der Blattfeder nicht erreicht,
c) Ablegen der nächst längeren Faserlage 8 in die Form und auf die vorherige Faserlage 9, wobei ein axiales Ende FE1 dieser weiteren Faserlage 8 das zweite axiale Ende BE2 der Blattfeder bildet aber das erste axiale Ende BE1 der Blattfeder nicht erreicht,
d) weiter wechselweises Ablegen immer längerer Faserlagen 7, 6 übereinander, bis wenigstens eine Faserlage 5 in die Form abgelegt wird, die sich von einem ersten axialen Ende BE1 bis zu dem zweiten axialen Ende BE2 der Blattfeder 10 erstreckt,
e) wechselweises Ablegen immer kürzerer Faserlagen 6, 7, 8, 9 übereinander in der Form, wobei diese Faserlagen 6, 7, 8, 9 mit einem ihrer axialen Enden FE1, FE2 das erste axiale Ende BE1 oder das zweite axiale Ende BE2 der Blattfeder 10 bilden, aber das andere axiale Ende BE2; BE1 der Blattfeder nicht erreichen, solange, bis die gewünschte Blattfederdicke D erreicht ist.

Sofern eine Blattfeder oder ein Blattfeder-Halbzeug (Teil A, Teil B) gemäß 4 mit einem konstruktiven Aufbau hergestellt werden soll, die bzw. das nur auf einer Seite eine Aufdickung aufweist, sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen:

f) Zuschneiden von Faserlagen 5, 6, 7, 8, 9 unterschiedlicher Länge,
g) Ablegen von Faserlagen 5 in eine Form, die sich vom ersten axialen Ende BE1 bis zu dem zweiten axialen Ende BE2 der Blattfeder 10 erstrecken,
h) wechselweises Ablegen immer kürzerer Faserlagen 6, 7, 8, 9 übereinander in der Form, wobei diese Faserlagen 6, 7, 8, 9 mit einem ihrer axialen Enden FE1 das erste axiale Ende BEI oder das zweite axiale Ende BE2 der Blattfeder 10 bilden, aber das andere axiale Ende BE2, BE1 der Blattfeder nicht erreichen, solange bis die gewünschte Blattfederdicke D erreicht ist.

Zwei solche Blattfeder-Halbzeug (Teil A, Teil B) lassen sich einfach an ihren planen Seiten zusammenfügen und zu einer um ihre neutrale Faser NF spiegelsymmetrisch ausgebildet Blattfeder 10 aushärten.
Bei beiden Verfahrensvarianten können gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung mehrere Faserlagen gleicher Länge in der Form wechselweise derartig übereinander gelegt werden, dass diese das erste axiale Ende BE1 oder das zweite axiale Ende BE2 der Blattfeder 10 bilden, bevor eine nächst längere bzw. nächst kürzere Faserlage abgelegt wird.
Bei einer Blattfeder, welche nach dem in 5 gezeigten Verlegplan aufgebaut ist, wird im Herstellverfahren die Oberseite und die Unterseite der Blattfeder durch die Ablage von wenigstens einer Faserlage 11 gebildet, die sich von dem ersten axialen Ende BE1 bis zum zweiten axiale Ende BE2 der Blattfeder 10 erstreckt.
Eine nach dem Verlegeplan der 6 hergestellte Blattfeder 10 wird nach folgenden Verfahrensschritten produziert:

i) Zuschneiden von Faserlagen 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14 unterschiedlicher Länge,
j) Ablegen von wenigstens einer Faserlage 11 in einer Form, welche sich bis zu beiden Enden BE1, BE2 der Blattfeder 10 erstreckt,
k) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage 6, 7, 8, 9, welche mit ihrem einen axialen Ende BE1 das erste axiale Ende BE1 der Blattfeder 10 bildet und mit ihrem anderen axialen Ende FE2 das zweite axiale Ende BE2 der Blattfeder 10 nicht erreicht,
l) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage 5, welche sich bis zu beiden Enden BE1, BE2 der Blattfeder 10 erstreckt;
m) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage 12, 13, welche keines der beiden axialen Enden BE1, BE2 der Blattfeder 10 erreicht, wobei die Länge dieser Faserlagen 12, 13 in Richtung zur neutralen Faser NF immer größer wird,
n) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage 5, welche sich bis zu beiden Enden BE1, BE2 der Blattfeder 10 erstreckt,
o) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage 6, 7, 8, 9, welche mit ihrem einen axialen Ende FE1 das erste axiale Ende BE1 der Blattfeder 10 bildet und mit ihrem anderen axialen Ende FE2 das zweite axiale Ende BE2 der Blattfeder 10 nicht erreicht,
p) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage 5, welche sich bis zu beiden Enden BE1, BE2 der Blattfeder 10 erstreckt, und
q) weiter mit den Verfahrensschritten i) bis o) in umgekehrter Reihenfolge, bis die Blattfeder 10 vollständig aufgebaut ist.

Eine nach dem Verlegeplan der 7 hergestellte Blattfeder 10 wird nach folgenden Verfahrensschritten produziert:

r) Zuschneiden von Faserlagen 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14 unterschiedlicher Länge,
s) Ablegen von wenigstens einer Faserlage 11 in einer Form, welche sich bis zu beiden Enden BE1, BE2 der Blattfeder 10 erstreckt,
t) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage 6, 7, 8, 9, welche mit ihrem einen axialen Ende FE1 das erste axiale Ende BE1 der Blattfeder 10 bildet und mit ihrem anderen axialen Ende FE2 das zweite axiale Ende BE2 der Blattfeder 10 nicht erreicht,
u) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage 5, welche sich bis zu beiden Enden BE1, BE2 der Blattfeder 10 erstreckt,
v) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage 6, 7, 8, 9, welche mit ihrem einen axialen Ende FE1 das erste axiale Ende BE1 der Blattfeder 10 bildet und mit ihrem anderen axialen Ende FE2 das zweite axiale Ende BE2 der Blattfeder 10 nicht erreicht,
w) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage 5, welche sich bis zu beiden Enden BE1, BE2 der Blattfeder 10 erstreckt,
x) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage 12, 13, 14, welche keines der beiden axialen Enden BE1, BE2 der Blattfeder 10 erreicht, wobei die Länge dieser Faserlagen 12, 13, 14 bis zum Erreichen der neutralen Faser NF immer größer wird,
y) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage 5, welche sich bis zu beiden Enden BE1, BE2 der Blattfeder 10 erstreckt, und
z) weiter mit den Verfahrensschritten r) bis x) in umgekehrter Reihenfolge, bis die Blattfeder 10 vollständig aufgebaut ist.

Wie 6 und 7 zeigen, sind die bei diesen Konstruktionen verwendeten Faserlagen 8, 9, die nur ein axiales Ende BE1 oder BE2 der Blattfeder bildenden, in Richtung zur neutralen Faser NF immer länger.
Weiter ist bei der Herstellung einer solchen Blattfeder vorgesehen, dass die Faserlagen vor oder nach ihrem Zuschneiden mit einem Kunstharz vernetzt werden, und dass die Blattfeder 10 in der genannten Form unter der Einwirkung eines vorgegebenen zeitlichen Temperatur- und Druckverlaufs gepresst und abgebunden wird.
Die Vorteile, die der konstruktive Aufbau der Faserverbundblattfeder nach der Erfindung erzeugt, sind auch erreichbar, wenn die einzelnen Faserlagen nicht in einer Form wechselweise übereinander abgelegt werden, sondern dies unmittelbar auf einer ebenen oder gekrümmten Unterlage erfolgt. Ein anschließender oder mit zeitlichem Verzug erfolgender Transfer dieser Roh-Blattfeder in eine Formpresse ermöglicht dann dort deren Abbinden und Aushärten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1231967 A1 [0002]
EP 0225485 B1 [0002]
US 3900357 B1 [0002]
JP 61-149631 A1 [0002]

Claims

Blattfeder (10) aus einem Faserverbundwerkstoff, bestehend aus einer Mehrzahl von mit einem Kunstharz benetzten Faserlagen, wobei unterschiedlich lange Faserlagen übereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlich lange Faserlagen (6, 7, 8, 9) derartig wechselweise übereinander angeordnet sind, dass sie mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1; BE2) der Blattfeder (10) bilden und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2; BE1) der Blattfeder (10) nicht erreichen.
Blattfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich langen Faserlagen (6, 7, 8, 9) mit ihrem anderen, also nicht endbündigen axialen Ende (FE2) die axiale Mitte einer Aufdickung (D) der Blattfeder (10) axial übergreifen, ohne dabei das gegenüber liegende zweite axiale Ende (BE2) der Blattfeder (10) zu erreichen.
Blattfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich langen Faserlagen (6, 7, 8) derartig übereinander angeordnet sind, dass ausgehend von der neutralen Faser (FN) der Blattfeder (10) mit zunehmender Dicke (D) derselben immer kürzere Faserlagen (6, 7, 8) wechselweise übereinander liegen.
Blattfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Faserlage (6) mit einer bestimmten Länge (L2) an einem axialen Ende (BE1) der Blattfeder (10) bündig anliegt, und dass über dieser Faserlage (6) mindestens eine weitere Faserlage (6) mit der gleichen Länge (L2) am anderen Ende (BE2) der Blattfeder (10) bündig anliegt.
Blattfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Faserlage (6) mit einer bestimmten Länge (L2) an einem axialen Ende (BE1) der Blattfeder (10) bündig anliegt, und dass über dieser Faserlage (6) mindestens eine andere Faserlage (7) mit einer anderen Länge (L5) am anderen Ende (BE2) der Blattfeder (10) bündig anliegt.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Faserlagen (5) in der Blattfeder (10) angeordnet sind, die sich von dem ersten axialen Ende (BE1) zu dem zweiten axialen Ende (BE2) der Blattfeder (10) erstrecken.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Faserlagen (12, 13, 14) in der Blattfeder (10) angeordnet sind, die keines der beiden axialen Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erreichen.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der neutralen Faser (NF) der Blattfeder (10) Faserlagen (5) angeordnet sind, die sich zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstrecken.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Bereich der Blattfeder (10), in dem ihre oberste Faserlage (8) in der Aufdickung (D) die darunter liegende Faserlage (7) überdeckt, wenigstens 5% der axialen Erstreckung (LD) der Aufdickung (D) beträgt.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Faserlage (5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) eine Mehrzahl von übereinander und nebeneinander angeordneten einzelnen Fasern aufweist.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlagen (5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) aus Fasersträngen oder aus Fasergeweben bestehen.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufdickung (D) im Bereich der Mitte der Blattfeder (10), in ihrem endseitigen Einspannbereich oder dazwischen ausgebildet ist.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils wenigstens eine Faserlage (11) an der Oberseite und an der Unterseite der Blattfeder (10) angeordnet ist, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich langen Faserlagen (6, 7, 8, 9), welche mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1; BE2) der Blattfeder (10) bilden und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2; BE1) der Blattfeder (10) nicht erreichen, und diejenigen Faserlagen (5), welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstrecken, sowie diejenigen Faserlagen (12, 13, 14), welche keines der beiden axialen Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erreichen, zur Bildung der Blattfeder (10) wechselweise übereinander geschichtet sind.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der neutralen Faser (NF) der Blattfeder (10) zuerst solche Faserlagen (5) angeordnet sind, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstrecken, dass mit zunehmender Dicke symmetrisch zur neutralen Faser (NF) mehrere solche unterschiedlich langen Faserlagen (6, 7, 8, 9) angeordnet sind, welche mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1; BE2) der Blattfeder (10) bilden und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2; BE1) der Blattfeder (10) nicht erreichen, dass dann erneut solche Faserlagen (5) angeordnet sind, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstrecken, dass dann Faserlagen (12, 13, 14) in der Blattfeder (10) angeordnet sind, die keines der beiden axialen Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erreichen, dass anschließend solche Faserlagen (5) angeordnet sind, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstrecken, dass dann mehrere solche unterschiedlich langen Faserlagen (6, 7, 8, 9) angeordnet sind, welche mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1; BE2) der Blattfeder (10) bilden und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2; BE1) der Blattfeder (10) nicht erreichen, und dass dann abschließend jeweils wenigstens eine Faserlage (11) an der Oberseite und an der Unterseite der Blattfeder (10) angeordnet ist, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt.
Blattfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der neutralen Faser (NF) der Blattfeder (10) zuerst solche Faserlagen (5) angeordnet sind, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstrecken, dass mit zunehmender Dicke symmetrisch zur neutralen Faser (NF) mehrere solche unterschiedlich langen Faserlagen (12, 13, 14) in der Blattfeder (10) angeordnet sind, die keines der beiden axialen Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erreichen, dass anschließend zumindest eine solche Faserlage (5) angeordnet ist, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt, dass dann mehrere solche unterschiedlich langen Faserlagen (6, 7, 8, 9) angeordnet sind, welche mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1; BE2) der Blattfeder (10) bilden und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2; BE1) der Blattfeder (10) nicht erreichen, dass anschließend solche Faserlagen (5) angeordnet sind, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstrecken, dass dann mehrere solche unterschiedlich langen Faserlagen (6, 7, 8, 9) angeordnet sind, welche mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1; BE2) der Blattfeder (10) bilden und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2; BE1) der Blattfeder (10) nicht erreichen, und dass dann abschließend jeweils wenigstens eine Faserlage (11) an der Oberseite und an der Unterseite der Blattfeder (10) angeordnet ist, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt.
Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder (10) aus einem Faserverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Zuschneiden von Faserlagen (5, 6, 7, 8, 9) unterschiedlicher Länge, b) Ablegen der kürzesten Faserlage (9) in eine Form, wobei ein axiales Ende (FE1) dieser Faserlage (9) ein erstes axiales Ende (BE1) der Blattfeder (10) bildet, aber das zweite axiale Ende (BE2) der Blattfeder nicht erreicht, c) darauf Ablegen der nächst längeren Faserlage (8) in die Form und auf die vorherige Faserlage (9), wobei ein axiales Ende (FE1) dieser weiteren Faserlage (8) das zweite axiale Ende (BE2) der Blattfeder bildet, aber das erste axiale Ende (BE1) der Blattfeder nicht erreicht, d) weiter wechselweises Ablegen immer längerer dieser Faserlagen (7, 6) übereinander, bis wenigstens eine Faserlage (5) in die Form abgelegt wird, die sich von einem ersten axialen Ende (BE1) bis zu dem zweiten axialen Ende (BE2) der Blattfeder (10) erstreckt, e) wechselweises Ablegen immer kürzerer Faserlagen (6, 7, 8, 9) übereinander in der Form, wobei diese Faserlagen (6, 7, 8, 9) mit einem ihrer axialen Enden (FE1, FE2) das erste axiale Ende (BE1) oder das zweite axiale Ende (BE2) der Blattfeder (10) bilden, aber das andere axiale Ende (BE2; BE1) der Blattfeder nicht erreichen, solange, bis die gewünschte Blattfederdicke (D) erreicht ist.
Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder aus einem Faserverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: f) Zuschneiden von Faserlagen (5, 6, 7, 8, 9) unterschiedlicher Länge, g) Ablegen von Faserlagen (5) in eine Form, die sich vom ersten axialen Ende (BE1) bis zu dem zweiten axialen Ende (BE2) der Blattfeder (10) erstrecken, h) wechselweises Ablegen immer kürzerer Faserlagen (6, 7, 8, 9) übereinander in der Form, wobei diese Faserlagen (6, 7, 8, 9) mit einem ihrer axialen Enden (FE1) das erste axiale Ende (BE1) oder das zweite axiale Ende (BE2) der Blattfeder (10) bilden, aber das andere axiale Ende (BE2, BE1) der Blattfeder nicht erreichen, solange bis die gewünschte Blattfederdicke (D) erreicht ist.
Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder (10) aus einem Faserverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: i) Zuschneiden von Faserlagen (5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) unterschiedlicher Länge, j) Ablegen von wenigstens einer Faserlage (11) in einer Form, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt, k) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage (6, 7, 8, 9), welche mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1) der Blattfeder (10) bildet und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2) der Blattfeder (10) nicht erreicht, l) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage (5), welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt, m) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage (12, 13), welche keines der beiden axialen Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erreicht, wobei die Länge dieser Faserlagen (12, 13) in Richtung zur neutralen Faser (NF) immer größer wird, n) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage (5), welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt, o) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage (6, 7, 8, 9), welche mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1) der Blattfeder (10) bildet und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2) der Blattfeder (10) nicht erreicht, p) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage (5), welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt, und q) weiter mit den Verfahrensschritten i) bis o) in umgekehrter Reihenfolge, bis die Blattfeder (10) vollständig aufgebaut ist.
Verfahren zur Herstellung einer Blattfeder (10) aus einem Faserverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: r) Zuschneiden von Faserlagen (5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) unterschiedlicher Länge, s) Ablegen von wenigstens einer Faserlage (11) in einer Form, welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt, t) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage (6, 7, 8, 9), welche mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1) der Blattfeder (10) bildet und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2) der Blattfeder (10) nicht erreicht, u) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage (5), welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt, v) darauf Ablegen wenigstens einer Faserlage (6, 7, 8, 9), welche mit ihrem einen axialen Ende (FE1) das erste axiale Ende (BE1) der Blattfeder (10) bildet und mit ihrem anderen axialen Ende (FE2) das zweite axiale Ende (BE2) der Blattfeder (10) nicht erreicht, w) Ablegen von wenigstens einer Faserlage (5), welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt, x) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage (12, 13, 14), welche keines der beiden axialen Enden (BEI, BE2) der Blattfeder (10) erreicht, wobei die Länge dieser Faserlagen (12, 13, 14) bis zum Erreichen der neutralen Faser (NF) immer größer wird, y) darauf Ablegen von wenigstens einer Faserlage (5), welche sich bis zu beiden Enden (BE1, BE2) der Blattfeder (10) erstreckt, und z) weiter mit den Verfahrensschritten r) bis x) in umgekehrter Reihenfolge, bis die Blattfeder (10) vollständig aufgebaut ist.
Verfahren nach einen der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (10) aus zwei Blattfeder-Halbzeugen (Teil A, Teil B) zusammengefügt wird, die beginnend mit der neutralen Faser (NF) nach einigen der Verfahrensschritte a) bis z) hergestellt werden, und bei dem diese Blattfeder-Halbzeuge (Teil A, Teil B) nach deren Herstellung zur Bildung der Blattfeder (10) an ihrer planen Seite miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Faserlagen gleicher Länge in der Form wechselweise übereinander gelegt werden, derartig, dass diese das erste axiale Ende (BE1) oder das zweite axiale Ende (BE2) der Blattfeder (10) bilden, bevor eine nächst längere bzw. nächst kürzere Faserlage abgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite und/oder die Unterseite der Blattfeder (10) durch die Ablage von wenigstens einer Faserlage (11) gebildet wird, die sich von dem ersten axialen Ende (BE1) bis zum zweiten axiale Ende (BE2) der Blattfeder (10) erstreckt.
Verfahren nach einen der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserlagen vor oder nach ihrem Zuschneiden mit einem Kunstharz vernetzt werden, und dass die Blattfeder (10) in der Form unter der Einwirkung eines vorgegebenen zeitlichen Temperatur- und Druckverlaufs gepresst und abgebunden wird.
Verfahren nach einen der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Blattfeder (10) die Faserlagen (6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) bildende Prepregs verwendet werden.