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Title:
CONNECTION ARRANGEMENT FOR A TRANSVERSE LEAF SPRING, AND TRANSVERSE LEAF SPRING AND BEARING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/215856
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a connection arrangement for a transverse leaf spring (100), having a transverse leaf spring (100) formed from a fiber-reinforced plastic and a bearing device (120), which interlockingly encompasses the transverse leaf spring (100) at a bearing position, wherein the transverse leaf spring (100) has a ribbing (105) at the bearing point and the bearing device (120) is designed having notches (125), into which the ribbing (105) interlockingly engages. The invention further relates to a transverse leaf spring (100) and to a bearing device (120), which are suitable for forming such a connection arrangement.

Inventors:
SCHRAMM, Mathias (Dunantstraße 15, Bamberg, 96049, DE)
Application Number:
EP2017/061552
Publication Date:
December 21, 2017
Filing Date:
May 15, 2017
Export Citation:
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Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Löwentaler Straße 20, Friedrichshafen, 88046, DE)
International Classes:
B60G11/08; F16F1/368
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Claims:
Patentansprüche

1. Verbindungsanordnung für eine Querblattfeder (100), mit einer aus faserverstärktem Kunststoff gebildeten Querblattfeder (100) und einer Lagervorrichtung (120), die die Querblattfeder (100) an einer Lagerstelle formschlüssig umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Querblattfeder (100) an der Lagerstelle eine Verrippung (105) aufweist und die Lagervorrichtung (120) mit Kerben (125) ausgebildet ist, in die die Verrippung (105) formschlüssig eingreift.

2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verrippung (105) und die Kerben (125) quer zur Längsrichtung der Querblattfeder (100) ausgebildet sind.

3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Verrippung (105) an der Querblattfeder (100) und den Kerben (125) an der Lagervorrichtung (120) ein kammartiger Eingriff besteht.

4. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querblattfeder (100) einstückig mit der Verrippung (105) ausgebildet ist, wobei die Verrippung (105) nur aus dem Kunststoffmatrixmaterial des faserverstärkten Kunststoffs gebildet ist.

5. Verbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrippung (105) an der Lagerstelle nur teilflächig ausgebildet ist.

6. Verbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrippung (105) an der Lagerstelle über den gesamten Umfang ausgebildet ist.

7. Verbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (120) eine separate Lagerhülse (124) aufweist, in der die Kerben (125) ausgebildet sind.

8. Querblattfeder (100) für ein Kraftfahrzeug, die als balkenähnliches Federelement ausgebildet und aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass deren Zentrallagerstellen mit Verrippungen (105) für den formschlüssigen Eingriff in entsprechend ausgebildete Lagervorrichtungen (120) ausgebildet sind.

9. Lagervorrichtung (120), insbesondere Zentrallagervorrichtung, für die Befestigung einer Querblattfeder (100) an einem Kraftfahrzeug, mit zwei miteinander verbindbaren Halbschalen (121 , 122), die die Querblattfeder (100) an der Lagerstelle formschlüssig umgreifen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Halbschalen (121 , 122) an ihrer Innenwandung mit Kerben (125) ausgebildet ist.

Description:
Verbindunqsanordnunq für eine Querblattfeder,

sowie Querblattfeder und Laaervorrichtunq

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung für eine Querblattfeder, mit einer aus faserverstärktem Kunststoff gebildeten Querblattfeder und einer Lagervorrichtung, die die Querblattfeder an einer Lagerstelle formschlüssig umgreift.

Die Erfindung betrifft ferner eine aus faserverstärktem Kunststoff gebildete Querblattfeder und eine Lagervorrichtung für die Befestigung bzw. Lagerung einer Querblattfeder an einem Kraftfahrzeug.

Eine aus Faserverbundwerkstoff gebildete Querblattfeder ist aus der

DE 10 2015 218 055 A1 derselben Anmelderin bekannt. Die balkenähnliche Querblattfeder wird im Bereich einer Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeugs im

Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung montiert. An ihren den Fahrzeugrädern zugewandten Enden wird die Querblattfeder mittels sogenannter Führungslager mit den Radträgern oder dergleichen verbunden. In mittleren Bereichen wird die Querblattfeder mittels sogenannter Zentrallager direkt mit dem Fahrzeugaufbau oder einem Hilfsrahmen oder dergleichen verbunden.

Die in Fig. 7 der DE 10 2015 218 055 A1 gezeigte Ausführungsform einer zentralen Lagervorrichtung umfasst zwei miteinander verbindbare Halbschalen, die die Querblattfeder an der Lagerstelle formschlüssig umgreifen. Die Querblattfeder weist an der Lagerstelle eine lokale, von den Halbschalen umgriffene Aufdickung auf (siehe Fig. 6), die bei Überschreiten einer bestimmten in Federlängsrichtung wirkenden Seitenkraft (bspw. bei einem seitlichen Bordstein-Aufprall) aus der Lagervorrichtung herausrutschen kann, um ein kontrolliertes Versagen zu gewährleisten. Die

Aufdickungen der Querblattfeder an den Zentrallagerstellen werden beim Herstellen durch das Einbringen weiterer, kleiner Faserlagen erzeugt, was aufwändig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsanordnung für die Befestigung bzw. Anbindung einer aus Faserverbundwerkstoff bzw. faserverstärktem Kunststoff gebildeten Querblattfeder anzugeben, die ein kontrolliertes Versagen er- möglicht und deren Komponenten, insbesondere die Querblattfeder selbst, einfach bzw. mit wenig Fertigungsaufwand herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung entsprechend dem Patentanspruch 1. Mit nebengeordneten Patentansprüchen erstreckt sich die Erfindung auch auf eine aus faserverstärktem Kunststoff gebildete Querblattfeder und auf eine Lagervorrichtung bzw. Halteeinrichtung, die zur Bildung einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung geeignet sind. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.

Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Querblattfeder an der wenigstens einen betreffenden Lagerstelle eine Verrippung aufweist und die Lagervorrichtung mit einer Verkerbung bzw. mit Kerben ausgebildet ist, in die die Verrippung formschlüssig eingreift.

Im Rahmen der Erfindung umfasst eine Verrippung mehrere von der Oberfläche der Querblattfeder abragende Rippen bzw. Stege, die insbesondere parallel zueinander angeordnet sind. Im Rahmen der Erfindung sind Kerben innenwandig an der Lagervorrichtung ausgebildete Vertiefungen bzw. Nuten, die so ausgebildet und angeordnet sind, dass ein formschlüssiger Eingriff der Rippen (ähnlich einer Nut-Feder-Verbindung) ermöglicht wird. D. h., die Verrippung bzw. die Rippen an der Querblattfeder und die Kerben an der Lagervorrichtung sind übereinstimmend bzw. korrespondierend ausgebildet. Bevorzugt sind die Verrippung und die Kerben so ausgebildet, dass ein kammartiger Eingriff ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung kann auch als Befestigungssystem bezeichnet werden.

Der Seitenkräfte übertragende Formschluss zwischen der Querblattfeder und der Lagervorrichtung, der gemäß Stand der Technik durch eine komplexe Aufdickung der Blattfedergeometrie an der Lagerstelle dargestellt wird, wird erfindungsgemäß durch eine Verrippung ersetzt, die in die Kerben an der Lagervorrichtung eingreift (Nut-Feder-Prinzip). Bevorzugt sind die Verrippung (bzw. deren Rippen) und die Kerben quer zur Längsrichtung (Federlängsrichtung) der Querblattfeder ausgebildet. Durch den Form- schluss können, wie bei der derzeitigen Lösung, in Federlängsrichtung wirkende Seitenkräfte aufgenommen, d. h. von der Querblattfeder auf die Lagervorrichtung und umgekehrt übertragen werden. Bei Überschreiten einer definierten Seitenkraft brechen die Rippen bzw. Stege der Verrippung ab und die Querblattfeder rutscht in Längsrichtung durch die Lagervorrichtung hindurch. Die Verrippung (bzw. deren Rippen) bildet also eine Sollbruchstelle, die ein kontrolliertes Versagen gewährleistet. Die Verrippung ist allerdings, insbesondere im Vergleich zur bisherigen Aufdickung, wesentlich einfacher herstellbar, wie nachfolgend erläutert.

Bevorzugt ist die Querblattfeder einstückig mit der Verrippung ausgebildet, wobei die Verrippung insbesondere nur aus dem Kunststoffmatrixmaterial (des Faserverbundwerkstoffs bzw. faserverstärkten Kunststoffs) besteht, so dass die Rippen bzw. Stege also frei von Verstärkungsfasern sind. Bei Verwendung eines duroplastischen Harzes handelt es sich also um eine rein duroplastische Verrippung. Die Rippen bzw. Stege befinden sich nur lokal an der Oberfläche der Querblattfeder. Bei der Herstellung der Querblattfeder können diese ohne zusätzlichen Aufwand direkt im Werkzeug (bspw. einem RTM-Werkzeug) abgeformt werden, ohne dass es dabei zu einem

ungünstigen Aufschwimmen von Fasern oder Faserlagen kommt. Das Einbringen zusätzlicher Faserlagen an der Lagerstelle ist nicht notwendig, was den

Herstellungsprozess, insbesondere den Preforming-Prozess, deutlich vereinfacht.

An der betreffenden Lagerstelle kann die Verrippung nur teilflächig, bspw. nur an der Oberseite und/oder der Unterseite der Querblattfeder, ausgebildet sein. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass die Verrippung an der Lagerstelle über den gesamten Umfang der Querblattfeder ausgebildet ist. Die Kerben an der Lagervorrichtung sind jeweils entsprechend ausgebildet, so dass der formschlüssige, insbesondere kammartige Eingriff ermöglicht wird.

Die vorzugsweise aus einem Metall gebildete Lagervorrichtung kann so ausgebildet sein, dass die Querblattfeder darin direkt gelagert wird. Alternativ kann eine indirekte Lagerung vorgesehen sein, wozu die Lagervorrichtung bspw. eine separate Lagerhülse aufweist, in der dann auch die Kerben ausgebildet sind. Bei dieser Lagerhülse handelt es sich bspw. um ein einfach herstellbares Kunststoffspritzgussteil, Leichtmetalldruckgussteil oder dergleichen.

Die mit dem ersten nebengeordneten Patentanspruch beanspruchte Querblattfeder ist als balkenähnliches Federelement ausgebildet und aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt. Erfindungsgemäß ist diese Querblattfeder dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrallagerstellen (im mittleren Bereich der Querblattfeder) mit Verrippungen für den formschlüssigen Eingriff in entsprechend ausgebildete Lagervorrichtungen (Zentrallager) ausgebildet sind. Bevorzugt weist die Querblattfeder zwei solche Zentrallagerstellen auf.

Die mit dem zweiten nebengeordneten Patentanspruch beanspruchte Lagervorrichtung für die Befestigung einer Querblattfeder, wobei es sich insbesondere um eine Zentrallagervorrichtung handelt, weist zwei miteinander verbindbaren Halbschalen auf, die die Querblattfeder an der Lagerstelle formschlüssig umgreifen. Die Halbschalen sind bspw. aus Metall gebildet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Halbschalen an ihrer (der Querblattfeder zugewandten) Innenwandung mit Kerben ausgebildet ist, in die die an der Querblattfeder ausgebildete Verrippung eingreifen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in der Zeichnung gezeigten oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung weiterbilden.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einer Querblattfeder für ein Kraftfahrzeug.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine Verbindungsanordnung für die Befestigung der Querblattfeder aus Fig. 1 an einem Kraftfahrzeug. Fig. 3 veranschaulicht das kontrollierte Versagen an der Verbindungsanordnung aus Fig. 2.

Fig. 4 zeigt analog zur Darstellung in Fig. 2 eine weitere Ausführungsmöglichkeit einer Verbindungsanordnung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Querblattfeder 100 handelt es sich um ein

balkenähnliches Federelement, das aus einem faserverstärkten Kunststoff (bspw. GFK) gebildet ist. Die Querblattfeder 100 wird quer zur Fahrtrichtung montiert. Die Enden werden mittels Führungslager 110 mit den Radträgern verbunden. Im mittleren Bereich wird die Querblattfeder 100 mittels Zentrallager 120 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Die beiden Zentrallager bzw. Zentrallagervorrichtungen 120 sind symmetrisch zur Mitte der Querblattfeder 100 angeordnet.

Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung gemäß dem in Fig. 1 angedeuteten Schnittverlauf A-A die Verbindungsanordnung an einem der Zentrallager 120. Die das Zentrallager 120 bildende Lagervorrichtung weist zwei miteinander verbundene Halbschalen 121 und 122 auf, die zusammen eine Halteeinrichtung bilden und die Querblattfeder 100 an der Lagerstelle formschlüssig umgreifen. Die mit einer Vielzahl von Faserlagen (wie mit den Querlinien veranschaulicht) verstärkte Querblattfeder 100 ist an der Lagerstelle mit einer Verrippung 105 ausgebildet. Die einzelnen Rippen bzw. Stege der Verrippung 105 sind frei von Verstärkungsfasern und bestehen nur aus Kunststoffmatrixmaterial, insbesondere einem ausgehärteten

duroplastischen Harz (Reinharz). Die gezeigte Querschnittsgeometrie der einzelnen Rippen ist nur beispielhaft.

Die Lagervorrichtung 120 bzw. deren Halbschalen 121 und 122 sind mit korrespondierenden Kerben 125 ausgebildet, in die die Verrippung 105 kammartig eingreift, so dass sich an der Lagerstelle ein hinterschnittiger Formschluss zwischen der Querblattfeder 100 und der Lagervorrichtung 120 ergibt. Dadurch können an dem

Zentrallager 120 auch in Federlängsrichtung wirkende Seitenkräfte aufgenommen werden (selbiges gilt für das andere Zentrallager 120). Die Querblattfeder 100 kann damit bspw. auch Radführungsaufgaben übernehmen. Die Verrippung 105 an der Querblattfeder 100 ist so ausgebildet (bspw. durch Dimensionierung der Rippenbreite sowie durch Anzahl, Verteilung und Anordnung der Rippen), dass deren Rippen bei Überschreiten einer definierten Seitenkraft F (bspw. bei einem starken Bordstein-Aufprall) brechen bzw. abreißen und die Querblattfeder 100 durch die Lagervorrichtung 120 hindurchrutscht, wie in Fig. 2 mittels Pfeil veranschaulicht. Die Verrippung 105 hat also eine integrierte Sollbruchfunktion, um ein kontrolliertes Versagen zu gewährleisten. Hierbei macht man sich gezielt auch die Eigenschaft zunutze, dass Reinharzbereiche (d. h. Matrixmaterial ohne Verstärkungsfasern) eines Faserverbundmaterials deutlich weniger Kraft bzw. Last aufnehmen können als Verbundbereiche. Die optimale Gestaltung der Verrippung 105 kann unter Berücksichtigung der maximal übertragbaren Seitenkraft F bspw. durch Berechnung, Simulation und/oder Versuch ermittelt werden.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Querblattfeder 100 nicht direkt von den Halbschalen 121 und 122 der Lagervorrichtung 120 umgriffen ist, sondern indirekt mittels eingesetzter Lagerhülse (bzw. Adapter) 124, in der auch die Kerben 125 zur Aufnahme der Verrippung 105 ausgebildet sind. Die Lagerhülse 124 kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet und bspw. auch aus einem Kunststoff material gebildet sein.

Bezuaszeichen

100 Querblattfeder

105 Verrippung

1 10 Führungslager

120 Zentrallager

121 Halbschale

122 Halbschale

124 Lagerhülse, Adapter

125 Kerben

F Seitenkraft