DE102015121189B4

DE102015121189B4 - Blattfederhalterung zur Halterung einer Blattfeder an einem Achskörper eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102015121189B4
Application number: DE102015121189.0A
Authority: DE
Inventors: Johannes Böke; Hendrik Reineke
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2022-07-21
Anticipated expiration: 2035-12-05
Also published as: US20180154722A1; DE102015121189A1; US10124641B2

Abstract

Blattfederhalterung (100) zur Halterung einer Blattfeder (111) an einem Achskörper (117) eines Fahrzeugs, mit:
einem Blattfedersattel (101) für die Halterung der Blattfeder (111), wobei der Blattfedersattel (101) eine Satteloberfläche (107) mit einer Deformation (103) aufweist;
einem Adaptionsformteil (105), welches zwischen den Blattfedersattel (101) und die Blattfeder (111) anordenbar ist, wobei das Adaptionsformteil (105) mit einer Profiloberfläche (108) auf der Satteloberfläche (107) aufliegt, wobei die Profiloberfläche (108) ein zumindest teilweises Negativprofil (110) der Deformation (103) aufweist, um eine Kontaktoberfläche zwischen dem Blattfedersattel (101) und der Profiloberfläche (108) zu erhöhen,
wobei die Deformation (103) eine herstellungsbedingte und zumindest teilweise vorbekannte Unebenheit ist, und
wobei das Adaptionsformteil (105) auf dem Blattfedersattel (101) verschiebbar aufliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Halterung einer Blattfeder, insbesondere die Mittenanbindung einer Blattfeder, in einem Fahrzeug, eine Blattfederanordnung und eine Blattfeder.
Die Offenlegungsschrift DE 41 35 289 A1 zeigt einen Längsblattfederausgleichsbalken mit drei Blattfederlagen und einem Federanker, welcher am distalen Ende der Blattfederlagen angebracht ist.
Die Offenlegungsschrift DE 496 607 A zeigt eine Lagerung des mittleren Teils der Schwinghebelfedern in den kastenartigen Rahmenlängsträgern von Kraftfahrzeugen.
Die Offenlegungsschrift EP 0 240 676 A1 zeigt einen Blattfederkörper.
Die Offenlegungsschrift GB 542 663 A zeigt eine Halterung für Federn für Fahrzeuge.
Die Patentschrift US 4 598 900 A zeigt eine Blattfeder.
Die Offenlegungsschrift EP 0 161 155 A1 zeigt eine Halterung für eine Feder.
Die Druckschrift DE 10 2015 104 215 A1 offenbart eine Blattfederanordnung mit Elastomerlager.
Zur Federung eines Rades in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder in einem Schienenfahrzeug, wird oft eine Blattfeder eingesetzt, welche aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt sein kann.
Die Blattfeder wird endseitig durch einen Lagerschuh oder einen Schäkel gehalten. Zur mittigen Halterung der Blattfeder an einem Achskörper, beispielsweise an einer Starrachse, des Fahrzeugs wird hingegen eine Blattfederhalterung mit einem Blattfedersattel verwendet. Der Blattfedersattel ist mit dem Achskörper verbunden, beispielsweise verschweißt. Die Blattfeder liegt mittig auf dem Blattfedersattel auf und wird durch diesen gestützt.
Die Satteloberfläche des Blattfedersattels, auf der die Blattfeder aufliegt, kann jedoch aus fertigungstechnischen Gründen uneben sein. So kann sich die Satteloberfläche beispielsweise im Rahmen des Umformungsprozesses durch Spannungen im Blattfedersattel verformen bzw. verbiegen, was alse sog. Spring-Back-Effekt bekannt ist. Die Unebenheiten können ferner durch sich abnutzende Werkzeuge, durch Fertigungstoleranzen, durch Stanzen oder durch thermische Erhitzung des Blattfedersattels während eines Schweißprozesses zur Verbindung des Blattfedersattels mit dem Achskörper entstehen.
Die Unebenheiten auf der Satteloberfläche können jedoch zum Entstehen von Spannungsspitzen in der Blattfeder führen, welche insbesondere bei aus Faserverbundkunststoff gefertigten Blattfedern unerwünscht sind.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept zur Reduktion des Einflusses von Unebenheiten einer Satteloberfläche eines Blattfedersattels auf die Blattfeder zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Unebenheiten bzw. Deformationen der Satteloberfläche größtenteils herstellungs- bzw. prozeßbedingt und daher auch bei nicht montierten Blattfedersatteln feststellbar und daher zumindest teilweise vorbekannt sind. Es ist daher möglich, die prozeßbedingten Unebenheiten zumindest teilweise durch eine Adaptionslage auszugleichen, welche einen zumindest teilweisen Negativabdruck der zu erwartenden Unebenheiten bereitstellt. Wird die Adaptionslage mit dem Negativabdruck einer Unebenheit die Satteloberfläche mit der Unebenheit aufgelegt, so erhöht sich die Kontaktfläche zwischen der Satteloberfläche und der Adaptionslage, wodurch Spannungsspitzen reduziert werden können. Die Blattfeder liegt auf der Adaptionslage auf und kann mit dieser stoffschlüssig verbunden werden.
Die Adaptionslage kann ferner als ein Adaptionsformteil, welches unelastisch sein kann, gefertigt werden, weil die prozeßbedingten Unebenheiten zumindest teilweise vorbestimmt sind. So können beispielsweise unterschiedliche Unebenheiten, welche unterschiedlichen Prozessen zugeordnet sind, durch das Adaptionsformteil berücksichtigt und zumindest teilweise ausgeglichen werden.
Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt eine Blattfederhalterung zur Halterung einer Blattfeder an einem Achskörper eines Fahrzeugs, mit: einem Blattfedersattel für die Halterung der Blattfeder, wobei der Blattfedersattel eine Satteloberfläche mit einer Deformation aufweist; einem Adaptionsformteil, welches zwischen den Blattfedersattel und die Blattfeder anordenbar ist, wobei das Adaptionsformteil mit einer Profiloberfläche auf der Satteloberfläche aufliegt, wobei die Profiloberfläche ein zumindest teilweises Negativprofil der Deformation aufweist, um eine Kontaktoberfläche zwischen dem Blattfedersattel und der Profiloberfläche zu erhöhen.
Der Blattfedersattel ist bevorzugt aus Metall in an sich bekannter Weise gefertigt.
Das Adaptionsformteil ist bevorzugt unelastisch, insbesondere weniger elastisch als ein Elastomer oder Gummi.
Erfindungsgemäß ist die Deformation eine herstellungsbedingte und zumindest teilweise vorbekannte Deformation, wie beispielsweise eine Spring-Back-Deformation oder eine Stanzdeformation.
In einer Ausführungsform ist das Negativprofil ein zumindest teilweiser Abdruck der Deformation. Der Abdruck der Deformation kann bekannte, herstellungsbedingte Deformationen berücksichtigen und beispielsweise anhand eines Referenzblattfedersattels abgenommen und gefertigt werden.
Das Negativprofil kann in einer Ausführungsform durch eine Spritzgussform berücksichtigt werden. Das Negativprofil kann jedoch auch durch eine Prägung oder durch eine mechanische Umformung oder Bearbeitung der Profiloberfläche erzeugt werden.
In einer Ausführungsform ist das Adaptionsformteil aus einem unelastischen Kunststoff, insbesondere aus einem Spritzgusskunststoff, aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus Metall wie Aluminium, insbesondere aus einem Metallblech, geformt. Dadurch kann das Adaptionsformteil in vorteilhafter Weise und im Vergleich zu einem elastischen Material wie Elastomer auch selbst Kräfte, aufnehmen.
In einer Ausführungsform ist das Adaptionsformteil zweilagig geformt, mit einer ersten Lage, welche die Profiloberfläche aufweist, und mit einer zweiten Lage, welche auf der ersten Lage angeordnet ist. Auf diese Weise können unterschiedliche Lagen für Verbindungen mit unterschiedlichen Stoffen wie Metallen oder Faserverbundstoffen bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform ist die erste Lage aus Metall, insbesondere aus einem Metallblech, und die zweite Lage ist aus elastischem oder unelastischem Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundkunststoff gebildet. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft bei aus Faserverbundkunststoff gefertigten Blattfedern.
In einer Ausführungsform hat das Adaptionsformteil eine der Profiloberfläche abgewandte Auflageoberfläche für die Auflage der Blattfeder, welche eben ist. Auf diese Wiese wird eine vorteilhaft spannungsfreie Auflage für die Blattfeder realisiert.
In einer Ausführungsform liegt das Adaptionsformteil auf dem Blattfedersattel auf.
In einer Ausführungsform hat die Blattfederhalterung ferner ein Halteteil, das auf die Blattfeder auflegbar und mit dem Blattfedersattel oder mit dem Achskörper verbindbar, insbesondere kraftschlüssig oder formschlüssig verbindbar ist. Dadurch wird die Blattfeder zusätzlich gehalten.
In einer Ausführungsform ist die Blattfederhalterung vorgesehen ist, die Blattfeder mittig zu halten oder zu stützen.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Blattfederanordnung mit einer Blattfeder und der Blattfederhalterung nach dem ersten Aspekt und dessen Ausführungsformen, wobei die Blattfederhalterung ausgebildet ist, die Blattfeder mittig zu stützen.
In einer Ausführungsform liegt die Blattfeder auf dem Adaptionsformteil auf und ist mit dem Adaptionsformteil stoffschlüssig verbunden.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine Blattfeder, welche mittels eines Blattfedersattels an einem Achskörper eines Fahrzeugs halterbar ist, wobei der Blattfedersattel eine Satteloberfläche mit einer Deformation aufweist, und wobei die Blattfeder ein Adaptionsformteil aufweist, welches mit einer Profiloberfläche auf der Satteloberfläche auflegbar ist, wobei die Profiloberfläche ein zumindest teilweises Negativprofil der Deformation aufweist, um eine Kontaktoberfläche zwischen dem Blattfedersattel und der Profiloberfläche zu erhöhen, und wobei das Adaptionsformteil mit einer der Profiloberfläche abgewandten Auflageoberfläche mit der Blattfeder stoffschlüssig verbunden ist.
Das Adaptionsformteil hat in einer Ausführungsform die Merkmale des Adaptionsteils gemäß dem ersten Aspekt oder den Ausführungsformen des ersten Aspekts.
Dadurch kann die Blattfeder besonders vorteilhaft mit dem Adaptionsformteil vorkonfektioniert werden.
In einer Ausführungsform ist die Blattfeder aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet, wobei die Auflageoberfläche aus Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverstärkten Kunststoff, gebildet ist.
In einer Ausführungsform ist das Negativprofil ein zumindest teilweiser Abdruck des Oberflächenprofils.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 einen Querschnitt einer Blattfederhalterung;
2 eine Blattfeder mit einem Adaptionsformteil; und
3 ein Adaptionsformteil gemäß einer Ausführungsform.

1 zeigt eine Blattfederhalterung 100 zur Halterung, insbesondere zu einer Mittenanbindung, einer beispielhaft dargestellten Blattfeder 111 an einem schematisch angedeuteten Achskörper 117 eines Fahrzeugs. Die Blattfederhalterung 100 hat einen Blattfedersattel 101 für die Halterung der Blattfeder 111, wobei der Blattfedersattel 101 eine Satteloberfläche 107 mit einer Deformation 103 aufweist.
In 1 ist ferner ein Adaptionsformteil 105 dargestellt, welches zwischen dem Blattfedersattel 101 und der Blattfeder 111 angeordnet ist.
Das Adaptionsformteil 105 hat eine Profiloberfläche 108, welche auf der Satteloberfläche 107 aufliegt, wobei die Profiloberfläche 108 ein zumindest teilweises Negativprofil 110 der Deformation 103 aufweist, um eine Kontaktoberfläche zwischen dem Blattfedersattel 101 und der Profiloberfläche 108 zu erhöhen.
Das Negativprofil 110 gleicht die Deformation 103, welche herstellungsbedingt sein kann, zumindest teilweise auf, wodurch dem Entstehen von Spannungsspitzen in der Blattfeder 111 entgegengewirkt wird. Das Negativprofil 110 kann beispielsweise ein zumindest teilweiser Abdruck der Deformation 103 sein.
Ist die Deformation 103 herstellungsbedingt, so kann das Adaptionsformteil 105 mit dem Negativprofil 110 für diejenigen Blattfedersättel vorgefertigt werden, welche durch denselben oder durch ähnliche Herstellungsprozesse gefertigt sind.
Da die herstellungs- oder prozessbedingte Unebenheit bzw. Deformation des Blattfedersattels 101 vorher bekannt sein kann, wird bzw. ist die durch das Adaptionsformteil 105 bereitgestellte Adaptionslage gezielt der Satteloberfläche 107 konturpassend plastisch vorgeformt. Die der Blattfeder 111 zugewandte Seite des Adaptionsformteils 105 ist hingegen flach. An der dem Blattfedersattel 101 zugewandten Profiloberfläche 108 nimmt das konturierte Adaptionsformteil 105 einen nahezu vollflächigen Kontakt mit der Satteloberfläche 107, wodurch die Spannungsspitzen reduziert werden und eine gleichmäßigere Einleitung der Flächenpressung auf die Blattfeder 111 erreicht wird.
Die in 1 dargestellte Deformation 103 ist beispielhaft. Die Deformation 103 kann ein beliebiges Profil aufweisen, das zusätzlich oder alternativ eine Ergebung oder eine weitere Vertiefung oder eine andere Profilierung aufweisen kann.
Das Adaptionsformteil 105 hat ferner eine Auflageoberfläche 109, auf welcher die Blattfeder aufliegt bzw. in Kontakt ist. Die Auflageoberfläche 109 ist bevorzugt eben, um eine spannungsfreie Auflage der Blattfeder 111 auf der Auflageoberfläche 109 zu bewirken.
Die Blattfederhalterung 100 umfasst in dieser Ausführungsform ferner ein Halteteil 113, das auf die Blattfeder 111 auflegbar ist und mit dem Blattfedersattel 101 und/oder mit dem Achskörper 117 kraftschlüssig, beispielsweise durch Schrauben, verbindbar ist. Der Achskörper 117 kann eine starre Achse eines Fahrzeugs sein.
Das Adaptionsformteil 105 soll im Betrieb bevorzugt nicht mehr plastisch oder elastisch vorformt werden. Dadurch kann eine statische und dynamische Belastung der Blattfeder 111 ausgehalten werden. Darüber hinaus kann so die kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise Schraubverbindung, mit dem Halteteil 113 unterstützt werden. Das Adaptionsformteil 105 ist daher bevorzugt härter als Gummi oder Elastomer, damit ein möglichst geringer Vorspannungsverlust der Schraubverbindung entsteht.
Die in 1 dargestellte Blattfederhalterung 100 ergibt zusammen mit dem Adaptionsformteil 105 und der Blattfeder 111 eine Blattfederanordnung 115.
In einer optionalen Ausführungsform ist das Adaptionsformteil 105 ein Element der Blattfederhalterung 100 und ist beispielsweise mit dem Blattfedersattel 101 stoffschlüssig, insbesondere durch eine Vulkanisationsverbindung, verbunden.
In einer anderen Ausführungsform, welche in 2 dargestellt ist, ist das Adaptionsformteil 105 ein Element der Blattfeder 111 und ist mit dieser stoffschlüssig, insbesondere durch eine Vulkanisationsverbindung, verbunden.
Das Adaptionsformteil 105 kann einlagig oder mehrlagig ausgeführt werden.
In 3 ist eine mehrlagige Ausführung des Adaptionsformteils 105 mit einer ersten Lage 301 und einer zweiten Lage 303, welche auf der ersten Lage 301 angeordnet und mit dieser beispielswiese stoffschlüssig verbunden ist.
Die erste Lage 301 ist beispielsweise aus Metall, insbesondere aus einem Metallblech, beispielsweise einem Aluminiumblech, gefertigt und umfasst die Profiloberfläche 108 mit dem Negativprofil 110 der Deformation 103.
Die zweite Lage 303 ist beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt. Die zweite Lage 303 als Kunststofflage dient somit auch als Fügmittel zwischen der ersten Lage 301 - der Metalllage - und der Blattfeder 111.
Das Adaptionsformteil 105 ist beispielsweise ca. 5-20mm dick.
Das Adaptionsformteil 105 kann aus Kunststoff oder aus faserverstärktem Kunststoff gebildet werden. Das Adaptionsformteil 105 kann beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt werden und, in einem folgenden Herstellungsschritt, durch Kleben oder Vulkanisieren auf die Blattfeder 111 aufgebracht werden.
Vorteilhaft kann das Zusammenfügen des Adaptionsformteils 105 und der Blattfeder 111 in einem beispielsweise letzten Schritt des Herstellungsverfahrens der Blattfeder 111 integriert werden, beispielsweise durch z.B. Kleben oder Vulkanisieren unter Wärme in einem Ofen, in welchem das Harz der beispielsweise aus GFK gebildeten Blattfeder 111 ausgehärtet wird.
Das Adaptionsformteil 105 kann auch aus Metall geformt sein, insbesondere durch ein Metallblech. Das Metallblech kann beispielsweise geschmiedet werden, damit es auf der dem Blattfedersattel 101 zugewandten Profiloberfläche 108 Seite eine Konturierung ausbilden und auf der der Blattfeder 111 zugewandten Seite noch flach bleiben kann. Mögliche Materialien sind jegliche Stähle, Aluminium, etc. Das Metallblech kann auf der Blattfeder 111 aufgeklebt werden.
Bezugszeichenliste

100: Blattfederhalterung
101: Blattfedersattel
103: Deformation
105: Adaptionsformteil
107: Satteloberfläche
108: Profiloberfläche
109: Auflageoberfläche
110: Negativprofil
111: Blattfeder
113: Halteteil
115: Blattfederanordnung
117: Achskörper
301: Erste Lage
303: Zweite Lage

Claims

Blattfederhalterung (100) zur Halterung einer Blattfeder (111) an einem Achskörper (117) eines Fahrzeugs, mit: einem Blattfedersattel (101) für die Halterung der Blattfeder (111), wobei der Blattfedersattel (101) eine Satteloberfläche (107) mit einer Deformation (103) aufweist; einem Adaptionsformteil (105), welches zwischen den Blattfedersattel (101) und die Blattfeder (111) anordenbar ist, wobei das Adaptionsformteil (105) mit einer Profiloberfläche (108) auf der Satteloberfläche (107) aufliegt, wobei die Profiloberfläche (108) ein zumindest teilweises Negativprofil (110) der Deformation (103) aufweist, um eine Kontaktoberfläche zwischen dem Blattfedersattel (101) und der Profiloberfläche (108) zu erhöhen, wobei die Deformation (103) eine herstellungsbedingte und zumindest teilweise vorbekannte Unebenheit ist, und wobei das Adaptionsformteil (105) auf dem Blattfedersattel (101) verschiebbar aufliegt.
Blattfederhalterung (100) nach Anspruch 1, wobei das Negativprofil (110) ein zumindest teilweiser Abdruck der Deformation (103) ist.
Blattfederhalterung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Adaptionsformteil (105) aus einem unelastischen Kunststoff, insbesondere aus einem Spritzgusskunststoff, aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus Metall, insbesondere aus einem Metallblech, geformt ist.
Blattfederhalterung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Adaptionsformteil (105) einlagig oder zweilagig geformt ist, mit einer ersten Lage (301), welche die Profiloberfläche (108) aufweist, und mit einer zweiten Lage (303), welche auf der ersten Lage (301) angeordnet ist.
Blattfederhalterung (100) nach Anspruch 4, wobei die erste Lage (301) aus Metall, insbesondere aus einem Metallblech gebildet ist, und wobei die zweite Lage (303) aus einem elastischen oder unelastischen Kunststoff gebildet ist.
Blattfederhalterung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Adaptionsformteil (105) eine der Profiloberfläche (108) abgewandte Auflageoberfläche (109) für die Auflage der Blattfeder (111) aufweist, wobei die Auflageoberfläche (109) eben ist.
Blattfederhalterung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche ferner ein Halteteil (113) aufweist, das auf die Blattfeder (111) auflegbar und mit dem Blattfedersattel (101) oder mit dem Achskörper (117) verbindbar, insbesondere kraftschlüssig oder formschlüssig verbindbar ist.
Blattfederhalterung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche vorgesehen ist, die Blattfeder (111) mittig zu halten oder zu stützen.
Blattfederanordnung (115) mit einer Blattfeder (111) und der Blattfederhalterung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Blattfederhalterung (100) ausgebildet ist, die Blattfeder (111) mittig zu stützen.
Blattfederanordnung (115) nach Anspruch 9, wobei die Blattfeder (111) auf dem Adaptionsformteil (105) aufliegt und mit dem Adaptionsformteil (105) stoffschlüssig verbunden ist.
Blattfeder (111), welche mittels eines Blattfedersattels (101) an einem Achskörper (117) eines Fahrzeugs halterbar ist, wobei der Blattfedersattel (101) eine Satteloberfläche (107) mit einer Deformation (103) aufweist, und wobei die Blattfeder (111) ein Adaptionsformteil (105) aufweist, welches mit einer Profiloberfläche (108) auf die Satteloberfläche (107) auflegbar ist, wobei die Profiloberfläche (108) ein zumindest teilweises Negativprofil (110) der Deformation (103) aufweist, um eine Kontaktoberfläche zwischen dem Blattfedersattel (101) und der Profiloberfläche (108) zu erhöhen, und wobei das Adaptionsformteil (105) mit einer der Profiloberfläche (108) abgewandten Auflageoberfläche (109) mit der Blattfeder (111) stoffschlüssig verbunden ist, wobei die Deformation (103) eine herstellungsbedingte und zumindest teilweise vorbekannte Unebenheit ist.
Blattfeder (111) nach Anspruch 11, welche aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist, und wobei die Auflageoberfläche (109) aus Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverstärkten Kunststoff gebildet ist.