Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blattfedervorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie eine Blattfeder- und Dämpferanordnung mit einer derartigen Blattfedervorrichtung.

Aktive Fahrwerke für Kraftfahrzeuge können einen aktiv gesteuerten Dämpfer und gegebenenfalls eine aktiv gesteuerte Luftfeder umfassen. Bei derartigen Kraftfahrzeugen kann die Dämpfung abhängig von einem vorgegebenen Fahrprofil, wie beispielsweise Komfort, Normal oder Dynamik, verstellt und so das Fahrverhalten beeinflusst werden. Analoges gilt für die Luftfeder. Eine Ermittlung von dynamischen Lasten ist mit derartigen Systemen nicht oder zumindest nur eingeschränkt möglich. Hierdurch kann auch nicht belastungssensitiv in Fahrsituationen eingegriffen werden.

Der Anmelderin ist betriebsinterner Stand der Technik bekannt, welcher auf Sensoren basiert, die zusätzlich zu vorhandenen Fahrwerksbauteilen angebracht werden, um Änderungen in der Belastung zu erfassen. Diese Sensoren werden meist von externen Energiequellen versorgt und erfordern eine physische Kopplung mit dem Kraftfahrzeug. Die Sensoren benötigen eine Spannungs- und Signalübertragung. Zusätzliche Bauteile erfordern zusätzlichen Bauraum und liefern meistens nur einen Eingangsparameter für die Fahrwerksregelung. Die zusätzlichen Bauteile erhöhen das Gewicht, speziell die ungefederten Massen, was sich nachteilig auf den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit auswirken kann. Ferner sind zusätzliche Bauteile und deren Kopplung mit den vorhandenen Fahrwerksbauteilen auch kostenintensiv und fehleranfällig.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Blattfedervorrichtung zur Verfügung zu stellen. Demgemäß wird eine Blattfedervorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Die Blattfedervorrichtung umfasst eine Blattfedereinrichtung, welche aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt ist, und eine Piezoelementanordnung, welche an der Blattfedereinrichtung angebracht ist, wobei die Piezoelementanordnung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Verformung der Blattfedereinrichtung eine elektrische Spannung zu erzeugen.

Dadurch, dass die Piezoelementanordnung an der Blattfedereinrichtung vorgesehen ist, ist es möglich, direkt und in Echtzeit die Belastung beziehungsweise Verformung der Blattfedereinrichtung zu erfassen. Dies kann mit Hilfe der erzeugten Spannung erfolgen. Es kann somit sowohl die Belastung als auch die Beladung eines Kraftfahrzeugs mit einer derartigen Blattfedervorrichtung festgestellt werden und anhand dieser Daten beispielsweise sowohl auf die Feder- kennlinie der Blattfedervorrichtung als auch auf die Dämpferkennlinie eines Dämpfers des Kraftfahrzeugs Einfluss genommen werden. Dies verbessert den Fahrkomfort. Ferner ist neben der Belastungsermittlung der Blattfedereinrichtung auch gleichzeitig eine Energierückgewinnung möglich.

Unter einer "Blattfedereinrichtung" 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 Blattfederabschnitte können eine blattförmige oder plattenförmige Geometrie aufweisen. "Blattförmig" oder "plattenförmig" schließt jedoch nicht aus, dass die Blattfederabschnitte gebogen oder beliebig dreidimensional geformt sind. Im Gegensatz zu der Blattfedereinrichtung weist eine Zylinderfeder oder Schraubenfeder einen durchgehenden Draht auf, welcher derart schraubenförmig geformt ist, dass die Schraubenfeder eine zylinderförmige Geometrie aufweist. Die Blattfedereinrichtung ist bevorzugt eine Druckfeder. Die Blattfedereinrichtung kann jedoch auch eine Zugfeder sein. Die Blattfedervorrichtung unterscheidet sich von der Blattfedereinrichtung dadurch, dass die Blattfedervorrichtung sowohl die Blattfedereinrichtung als auch die Piezoelementanordnung aufweist. Das heißt, dass die Blattfedereinrichtung und die Piezoelementanordnung Teil der Blattfedervorrichtung sind. Die Piezoelementanordnung ist hingegen nicht Teil der Blattfedereinrichtung. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die Piezoelementanordnung an der Blattfedereinrichtung angebracht oder befestigt ist. Die Blattfedervorrichtung kann mehrere Blattfedereinrichtungen umfassen.

Der Faserverbundkunststoff (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 Blattfedereinrichtung kann einen lagenförmigen oder schichtweisen Aufbau aufweisen. Hierzu werden beispielsweise Lagen an Fasergewebe oder Fasergelege mit dem Kunststoffmaterial imprägniert. Alternativ können zur Fertigung der Blattfedereinrichtung jedoch auch sogenannte Prepregs, das heißt vorimprägnierte Fasern, Fasergewebe oder Fasergelege, Anwendung finden.

Dass die Piezoelementanordnung an der Blattfedereinrichtung "angebracht" ist, bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Piezoelementanordnung bevorzugt fest mit der Blattfedereinrichtung verbunden ist. Beispielsweise ist die Piezoele- mentanordnung mit der Blattfedereinrichtung verklebt. "Angebracht" kann jedoch auch bedeuten, dass die Piezoelementanordnung nur an der Blattfedereinrichtung anliegt oder auf dieser aufliegt. "Angebracht" umfasst vorliegend auch Ausführungsformen, bei denen die Piezoelementanordnung integraler Bestandteil der Blattfedereinrichtung ist. "Integral" kann vorliegend bedeuten, dass die Piezoelementanordnung zumindest abschnittsweise von dem Faserverbundkunststoff, insbesondere von dem Kunststoffmaterial beziehungsweise der Kunststoffmatrix, umgeben ist. Die Piezoelementanordnung kann auch zumindest teilweise von Faserlagen des Faserverbundkunststoffs abgedeckt sein. "Angebracht" heißt zusammenfassend im weitesten Sinne insbesondere, dass zwischen der Blattfedereinrichtung und der Piezoelementanordnung ein Kontakt besteht, so dass zwischen der Blattfedereinrichtung und der Piezoelementanordnung Kräfte übertragen werden können.

Unter einem "Piezoelement" ist vorhegend ein Bauteil zu verstehen, welches den sogenannten Piezoeffekt ausnutzt, um entweder durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine mechanische Bewegung auszuführen oder bei Einwirkung einer mechanischen Kraft eine elektrische Spannung zu produzieren. Das heißt, bei einer Bestromung der Piezoelementanordnung kann diese die Blattfedereinrichtung derart beeinflussen, dass beispielsweise deren Federsteifigkeit oder Federkonstante verändert wird. Umgekehrt kann von einer Spannungsänderung an der Piezoelementanordnung auf eine Verformung der Blattfedereinrichtung rückgeschlossen werden.

Vorzugsweise wird die Piezoelementanordnung jedoch bei der Verformung der Blattfedereinrichtung ebenfalls elastisch verformt, so dass die elektrische Spannung aufgrund der Verformung der Blattfedereinrichtung erzeugt wird. Die Piezoelementanordnung wandelt somit Verformungsenergie in elektrische Energie um. Jede Belastung oder Beladung der Blattfedereinrichtung führt zumindest in mikroskopischem Maßstab zu einer Verformung derselben. Jede Verformung der Blattfedereinrichtung führt weiterhin dazu, dass die Piezoelementanordnung eine elektrische Spannung erzeugt. Es kann eine beliebige Anzahl an Piezoele- mentanordnungen vorgesehen sein. Die Blattfedereinrichtung verformt sich auch bei Beschleunigungen in Fahrtrichtung, Querbeschleunigungen und Verzögerungen, beispielsweise bei einem Bremsvorgang. Das heißt, dass mit Hilfe der Piezoelementanordnung auch Beschleunigungen in Fahrtrichtung, Querbeschleunigungen und Verzögerungen erfassbar sind.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Piezoelementanordnung an einem endseitig an der Blattfedereinrichtung vorgesehenen Endabschnitt der Blattfedereinrichtung angebracht.

Beispielsweise ist die Piezoelementanordnung mit dem Endabschnitt verklebt. Die Piezoelementanordnung kann jedoch auch an jedem beliebigen anderen Bereich der Blattfedereinrichtung angebracht sein. Die Piezoelementanordnung muss jedoch nicht fest mit dem Endabschnitt verbunden sein. Hierdurch kann die Blattfedereinrichtung ohne einen Tausch der Piezoelementanordnung einfach ausgetauscht werden. Die Piezoelementanordnung kann fest mit einer Lagereinrichtung, die den Endabschnitt aufnimmt, verbunden sein. Beispielsweise ist die Piezoelementanordnung in die Lagereinrichtung, insbesondere in eine Aufnahmetasche der Lagereinrichtung, eingeklebt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Blattfedereinrichtung einen ersten Endabschnitt, an welchem eine erste Piezoelementanordnung angebracht ist, und einen zweiten Endabschnitt, an welchem eine zweite Piezoelementanordnung angebracht ist.

Die zweite Piezoelementanordnung ist optional. Das heißt, die Blattfedereinrichtung umfasst zumindest die an dem ersten Endabschnitt vorgesehene erste Piezoelementanordnung. Bezüglich einer Schwerkraftrichtung betrachtet kann der erste Endabschnitt oberhalb des zweiten Endabschnitts angeordnet sein. In diesem Fall ist die erste Piezoelementanordnung entlang der Schwerkraftrichtung betrachtet oberhalb des ersten Endabschnitts platziert. Die zweite Piezoelementanordnung ist bezüglich der Schwerkraftrichtung unterhalb des zweiten Endabschnitts angeordnet. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass eine auf die Blattfedervorrichtung wirkende Kraft auch auf die Piezoelementanordnungen wirkt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Blattfedereinrichtung ferner eine Lagereinrichtung, in welcher der Endabschnitt aufgenommen ist, wobei die Piezoelementanordnung zwischen der Lagereinrichtung und dem Endabschnitt angeordnet ist.

Vorzugsweise ist eine erste Lagereinrichtung vorgesehen, welcher der erste Endabschnitt zugeordnet ist. Dementsprechend ist eine zweite Lagereinrichtung vorgesehen, welcher der zweite Endabschnitt zugeordnet ist. Die Lagereinrichtun- gen können auch als Federschuhe bezeichnet werden. Die Endabschnitte können in die jeweilige Lagereinrichtung eingeklebt oder auf sonstige Art und Weise fest mit dieser verbunden sein. Die erste Lagereinrichtung kann beispielsweise Teil eines Rahmens des Kraftfahrzeugs sein. Die zweite Lagereinrichtung kann Teil eines Achslenkers des Kraftfahrzeugs ein. Bezüglich der Schwerkraftrichtung ist die erste Lagereinrichtung oberhalb der zweiten Lagereinrichtung angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Blattfedereinrichtung eine Vielzahl von Blattfederabschnitten und eine Vielzahl von Umlenkungs ab schnitten, wobei jeweils ein Umlenkungsabschnitt zwei benachbarte Blattfederabschnitte miteinander verbindet.

Somit sind die Blattfederabschnitte und die Umlenkungsabschnitte abwechselnd angeordnet. Die Blattfederabschnitte weisen im Querschnitt vorzugsweise eine S-förmige Geometrie auf. Die Blattfederabschnitte sind derart angeordnet, dass die Blattfedereinrichtung die zuvor erwähnte zickzackförmige oder mäanderförmige Geometrie aufweist. Die Blattfederabschnitte können mit Hilfe der Umlenkungsabschnitte einstückig, insbesondere materialeinstückig, miteinander verbunden sein. "Einstückig" oder "einteilig" bedeutet vorliegend, dass die Blattfederabschnitte und die Umlenkungsabschnitte ein gemeinsames Bauteil bilden und nicht aus unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt sind. "Materialeinstückig" bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Blattfederabschnitte und die Umlenkungsabschnitte durchgehend aus demselben Material gefertigt sind. Vorzugsweise weisen die Umlenkungsabschnitte eine größere Querschnittsfläche auf als die Blattfederabschnitte. Hierdurch ist gewährleistet, dass sich bei einem Einfedern der Blattfedereinrichtung im Wesentlichen die Blattfederabschnitte und nicht die Umlenkungsabschnitte federelastisch verformen. Alternativ können die Blattfederabschnitte auch mit Hilfe von klammerförmigen Umlenkungsabschnitten miteinander verbunden sein. In diesem Fall ist die Blattfedereinrichtung weder einstückig noch materialeinstückig ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Umlenkungsabschnitte eine höhere Steifigkeit als die Blattfederabschnitte.

Insbesondere weisen die Umlenkungsabschnitte im Vergleich zu den Blattfederabschnitten eine vielfach höhere Steifigkeit auf. Dies kann beispielsweise durch eine Querschnittsvergrößerung im Bereich der Umlenkungsabschnitte erreicht werden. Hierdurch wird zuverlässig verhindert, dass sich die Umlenkungsabschnitte bei dem Einfedern der Blattfedereinrichtung verformen. Die Federwirkung wird somit bevorzugt ausschließlich durch die Blattfederabschnitte erzielt. Die Umlenkungsabschnitte sind somit deaktivierte Zonen der Blattfedereinrichtung oder können als solche bezeichnet werden. Die "Steifigkeit" beschreibt den Widerstand eines Körpers, vorliegend des Umformungsabschnitts, gegen eine elastische Verformung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Piezoelementanordnung an zumindest einem der Umlenkungsabschnitte angebracht.

Beispielsweise ist die Piezoelementanordnung an den Umlenkungsabschnitt angeklebt. Es kann eine Vielzahl derartiger Piezoelementanordnungen vorgesehen sein, welche an mehreren Umlenkungsabschnitten vorgesehen sind. Es können auch gezielt einzelne Umlenkungsabschnitte mit Piezoelementanordnungen bestückt sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Piezoelementanordnung an einem äußeren Radius des zumindest einen Umlenkungsabschnitts angebracht und/oder die Piezoelementanordnung ist an einem dem äußeren Radius abgewandten inneren Radius des zumindest einen Umlenkungsabschnitts angebracht.

Der äußere Radius weist nach außen weg von zwei benachbart angeordneten Blattfederabschnitten. Der innere Radius ist innenseitig an dem Umlenkungsabschnitt vorgesehen und ist zwei benachbarten Blattfederabschnitten zugewandt. Der äußere Radius ist insbesondere größer als der innere Radius. Es kann beispielsweise genau eine Piezoelementanordnung an dem äußeren Radius, genau eine Piezoelementanordnung an dem inneren Radius oder es können Piezoelementanordnungen sowohl an dem äußeren Radius als auch an dem inneren Radius vorgesehen sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Piezoelementanordnung innerhalb zumindest eines der Umlenkungsabschnitte angeordnet.

"Innerhalb" heißt in diesem F all, dass die Piezoelementanordnung zumindest abschnittsweise von Material des Umlenkungsabschnitts umgeben ist. In diesem Fall ist die Piezoelementanordnung in den Umlenkungsabschnitt integriert. Das heißt, die Piezoelementanordnung ist zumindest abschnittsweise von dem F aser- verbundkunststoff, insbesondere von dem Kunststoffmaterial beziehungsweise der Kunststoffmatrix des Faserverbundkunststoffs, umgeben. Beispielsweise ist die Piezoelementanordnung von einer äußersten oder innersten Lage des Faserverbundkunststoffs abgedeckt. Die Piezoelementanordnung kann dabei nahe dem äußeren Radius oder nahe dem inneren Radius angebracht sein. Die Piezoelementanordnung kann somit in die Blattfedereinrichtung, insbesondere in einen Umlenkungsabschnitt der Blattfedereinrichtung, einlaminiert sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Piezoelementanordnung eine Vielzahl matrixartig angeordneter Piezoelemente.

Die Anordnung der Piezoelemente kann auch als mattenartig bezeichnet werden. Die Piezoelementanordnung kann daher auch als Piezoelementmatrix oder Pie- zoelementmatte bezeichnet werden. "Matrixartig" bedeutet vorliegend, dass eine Vielzahl von Piezoelementen in Zeilen und Spalten nebeneinander und übereinander angeordnet ist. Die einzelnen Piezoelemente können miteinander verbunden sein. Hierzu kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial, Gummi oder dergleichen eingesetzt werden, in welches die Piezoelemente zumindest teilweise eingebettet sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Blattfedervorrichtung ferner eine Erfassungs- und Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, die von der Piezoelementanordnung erzeugte elektrische Spannung zu erfassen und auszuwerten, um Daten zu generieren, welche die Verformung der Blattfedereinrichtung beschreiben.

Die Erfassungs- und Auswerteeinheit ist beispielsweise auch geeignet, vorgegebene Parameter mit den generierten Daten zu vergleichen, so dass beispielsweise anhand der erzeugten elektrischen Spannung nachvollziehbar ist, unter welcher Belastung die Blattfedereinrichtung steht oder wie stark die Blattfedereinrichtung eingefedert ist. Die Erfassungs- und Auswerteeinheit kann auch geeignet sein, die elektrische Spannung in das Kraftfahrzeug, beispielsweise in einen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs, einzuspeisen. In diesem Fall kann eine Re- kuperation erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Erfassungs- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, einen Beladungszustand und/oder einen Einfederweg der Blattfedereinrichtung zu beschrieben.

Unter dem "Beladungszustand" kann vorliegend beispielsweise zu verstehen sein, welche Kraft, beispielsweise aufgrund einer Beladung des Kraftfahrzeugs, auf die Blattfedereinrichtung wirkt. Unter dem "Einfederweg" oder der "Auslenkung" ist vorliegend zu verstehen, um welchen Weg die Blattfedereinrichtung aus einem unbelasteten Zustand in einen belasteten oder eingefederten Zustand verkürzt wird. Unter "Beschreiben" ist beispielsweise zu verstehen, dass die Erfassungs- und Auswerteeinheit ausgibt, um welchen Einfederweg die Blattfedereinrichtung eingefedert ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform dient die von der Piezoelementanord- nung erzeugte elektrische Spannung der Übertragung der Daten.

Das heißt, die Piezoelementanordnung fungiert zum einen als Sensor und zum anderen als Spannungslieferant. Eine zusätzliche Energiequelle ist verzichtbar. Das heißt, die Blattfedervorrichtung arbeitet autark ohne externe Energiezufuhr.

Ferner wird eine Blattfeder- und Dämpferanordnung mit einem Dämpfer und einer derartigen Blattfedervorrichtung vor geschlagen. Dabei ist die Piezoelemen- tanordnung derart mit dem Dämpfer wirkverbunden, dass sich eine Dämpfer- kennline des Dämpfers in Abhängigkeit von der elektrischen Spannung ändert.

Beispielsweise kann mit Hilfe der elektrischen Spannung ein Ventil des Dämpfers angesteuert werden. Ferner können mit Hilfe der elektrischen Spannung die Eigenschaften eines elektrorheologischen oder magnetorheologischen Werkstoffs, welchen der Dämpfer aufweist, beeinflusst werden. Der Dämpfer kann somit in Abhängigkeit von einer Verformung der Blattfedereinrichtung beispielsweise härter oder weicher werden. Dies erhöht den Fahrkomfort signifikant.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Piezoelementanordnung und der Dämpfer derart wirkverbunden, dass die Piezoelementanordnung und der Dämpfer autark Zusammenarbeiten.

"Autark" bedeutet vorliegend, dass der Blattfeder- und Dämpferanordnung von extern weder Energie zugeführt wird noch Signale oder Daten einer zentralen Fahrzeugsteuerung zur Beeinflussung der Dämpferkennlinie erforderlich sind. Dies reduziert den Verkabelungsaufwand signifikant.

"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 an Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Weitere mögliche Implementierungen der Blattfedervorrichtung und/oder der Blattfeder- und Dämpferanordnung 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 der Blattfedervorrichtung und/oder der Blattfeder- und Dämpferanordnung hinzufügen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Blattfedervorrichtung und/oder der Blattfeder- und Dämpferanordnung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Blattfedervorrichtung und/oder der Blattfeder- und Dämpferanordnung. Im Weiteren werden die Blattfedervorrichtung und/oder die Blattfeder- und Dämpferanordnung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Blattfe- dervorrichtun g!

Fig. 2 zeigt eine weitere schematische Ansicht der Blattfedervorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 zeigt die Detailansicht III gemäß Fig. 1;

Fig. 4 zeigt die Detailansicht IV gemäß Fig. 1;

Fig. 5 zeigt die Detailansicht V gemäß Fig. 1;

Fig. 6 zeigt erneut die Detailansicht V gemäß Fig. 1;

Fig. 7 zeigt erneut die Detailansicht V gemäß Fig. 1; und

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht der Blattfedervorrichtung gemäß der Schnittlinie IIX-IIX der Fig. 3. 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 1. Die Blattfedervorrichtung 1 ist für einen Einsatz an einem Kraftfahrzeug, insbesondere an einem Radfahrzeug, geeignet. Die Blattfedervorrichtung 1 kann im Bereich einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs Anwendung finden.

Die Blattfedervorrichtung 1 umfasst eine Blattfedereinrichtung 2, welche aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial oder einem Faserverbundkunststoff (FVK) gefertigt ist. Die Blattfedervorrichtung 1 kann mehrere Blattfedereinrich- tungen 2 umfassen. 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 Blattfedereinrichtung 2 weist eine mäanderförmige Geometrie auf. Die Blattfedereinrichtung 2 weist eine Vielzahl von Blattfederabschnitten 3 auf, welche an Umlenkungsabschnitten 4 miteinander verbunden sind. Die Anzahl der Blattfederabschnitte 3 ist beliebig. In der Fig. 1 ist jeweils nur ein Blattfederabschnitt 3 und ein Umlenkungsabschnitt 4 mit einem Bezugszeichen versehen. Die einzelnen Blattfederabschnitte 3 weisen jeweils eine S-förmige Geometrie auf beziehungsweise haben in der Seitenansicht einen S-förmigen Verlauf. Die Blattfederabschnitte 3 und die Umlenkungsabschnitte 4 sind derart ausgelegt, dass bei einer Belastung der Blattfedereinrichtung 2 in den Umlenkungsab- schnitten 4 keine oder zumindest keine nennenswerte Verformung stattfindet. Die Blattfederabschnitte 3 hingegen werden jeweils in einem mittleren Bereich 5 verformt und erzeugen eine einer von außen einwirkenden Belastung entgegenwirkende Federkraft.

Ein erster Endabschnitt 6 der Blattfedereinrichtung 2 ist in einer ersten Lagereinrichtung 7 gelagert. Ein zweiter Endabschnitt 8 der Blattfedereinrichtung 2 ist dementsprechend in einer zweiten Lagereinrichtung 9 gelagert. Die erste Lagereinrichtung 7 kann beispielsweise Teil eines Rahmens des Kraftfahrzeugs sein. Die zweite Lagereinrichtung 9 kann Teil eines Achslenkers des Kraftfahrzeugs sein. Die Lagereinrichtungen 7, 9 sind Teil der Blattfedervorrichtung 1. Bezüglich einer Schwerkraftrichtung g ist die erste Lagereinrichtung 7 oberhalb der zweiten Lagereinrichtung 9 platziert. Die Lagereinrichtungen 7, 9 sind Federschuhe oder können als solche bezeichnet werden.

Die Fig. 1 zeigt die Blattfedervorrichtung 1 in einem unbelasteten oder ausgefederten Zustand. Die Fig. 2 hingegen zeigt die Blattfedervorrichtung 1 in einem eingefederten Zustand. In dem eingefederten Zustand weisen die in dem unbelasteten Zustand S-förmigen Blattfederabschnitte 3 eine ebene Form auf.

Die Fig. 3 zeigt die Detailansicht III gemäß der Fig. 1. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, kann die erste Lagereinrichtung 7 derart aufgebaut sein, dass diese den ersten Endabschnitt 6 der Blattfedereinrichtung 2 in sich aufnimmt. Hierzu kann die erste Lagereinrichtung 7 eine Aufnahmetasche 10 aufweisen. Beispielsweise ist der erste Endabschnitt 6 in die Aufnahmetasche 10 eingeklebt. Die Verbindung zwischen dem ersten Endabschnitt 6 und der ersten Lagereinrichtung 7 kann jedoch auch auf jede andere beliebige Art und Weise verwirklicht sein. In der Schwerkraftrichtung g betrachtet oberhalb des ersten Endabschnitts 6 ist eine Piezoelementanordnung 11 platziert. Die Piezoelementanordnung 11 umfasst eine Vielzahl von Piezoelementen 12, die matrixartig oder mattenartig angeordnet sind. Die Piezoelementanordnung 11 kann daher auch als Piezoele- mentmatte bezeichnet werden. Unter einem "Piezoelement" ist vorliegend ein Bauteil zu verstehen, welches den sogenannten Piezoeffekt ausnutzt, um entweder durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine mechanische Bewegung auszuführen oder bei Einwirkung einer mechanischen Kraft eine elektrische Spannung zu produzieren.

Die Piezoelementanordnung 11 ist Teil der Blattfedervorrichtung 1. Die Piezoelementanordnung 11 ist zwischen dem ersten Endabschnitt 6 und der ersten Lagereinrichtung 7 platziert, so dass eine auf die Blattfedereinrichtung 2 wirkende Kraft F auch auf die Piezoelementanordnung 11 wirkt. Die Piezoelementanordnung 11 ist bevorzugt in die Aufnahmetasche 10 eingeklebt. Hierdurch kann die Blattfedereinrichtung 2 ohne eine Demontage der Piezoelementanordnung 11 ausgetauscht werden. Die Piezoelementanordnung 11 kann jedoch auch fest mit dem Endabschnitt 6 verbunden sein.

Der Piezoelementanordnung 11 ist eine Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 zugeordnet, welche mit Hilfe von elektrischen Leitungen 14, 15 mit der Piezoelementanordnung 11 gekoppelt ist. Die Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 ist geeignet, eine von der Piezoelementanordnung 11 erzeugte elektrische Spannung zu erfassen und auszuwerten.

Die Fig. 4 zeigt die Detailansicht IV gemäß der Fig. 1. Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, kann die zweite Lagereinrichtung 9 derart aufgebaut sein, dass diese den zweiten Endabschnitt 8 der Blattfedereinrichtung 2 in sich aufnimmt. Hierzu kann die zweite Lagereinrichtung 9 eine Aufnahmetasche 16 aufweisen. Bei- spielsweise ist der zweite Endabschnitt 8 in die Aufnahmetasche 16 eingeklebt. Die Verbindung zwischen dem zweiten Endabschnitt 8 und der zweiten Lagereinrichtung 9 kann jedoch auch auf jede andere beliebige Art und Weise verwirklicht sein. Das heißt, die zweite Lagereinrichtung 9 ist analog zu der ersten Lagereinrichtung 7 aufgebaut.

Der zweiten Lagereinrichtung 9 kann eine optionale Piezoelementanordnung 17 zugeordnet sein, die baugleich mit der Piezoelementanordnung 11 ausgebildet ist. Die Blattfedervorrichtung 1 kann entweder nur die Piezoelementanordnung 11, nur die Piezoelementanordnung 17 oder beide Piezoelementanordnungen 11, 17 aufweisen. Die Piezoelementanordnung 17 weist - wie die Piezoelementanordnung 11 - eine Vielzahl von Piezoelementen 12 auf, die matrixartig oder mattenartig angeordnet sind. Daher kann auch die Piezoelementanordnung 17 als Piezoelementmatte bezeichnet werden. Die Piezoelementanordnung 17 ist bevorzugt in die Aufnahmetasche 16 eingeklebt. Hierdurch kann die Blattfedereinrichtung 2 ohne eine Demontage der Piezoelementanordnung 17 ausgetauscht werden. Die Piezoelementanordnung 17 kann jedoch auch fest mit dem Endabschnitt 8 verbunden sein.

Entlang der Schwerkraftrichtung g betrachtet, ist die Piezoelementanordnung 17 unterhalb des zweiten Endabschnitts 8 platziert. Die Piezoelementanordnung 17 ist zwischen dem zweiten Endabschnitt 8 und der zweiten Lagereinrichtung 9 platziert, so dass die auf die Blattfedereinrichtung 2 wirkende Kraft F auch auf die Piezoelementanordnung 17 wirkt. Die Piezoelementanordnung 17 ist mit Hilfe von Leitungen 18, 19 mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 gekoppelt. Alternativ kann der Piezoelementanordnung 17 auch eine eigene Erfassungsund Auswerteeinheit 13 zugeordnet sein.

Die Fig. 5 zeigt die Detailansicht V gemäß der Fig. 1. Wie die Fig. 5 zeigt, kann außenseitig auf einem der Umlenkungsabschnitte 4 oder auf mehreren der Um- lenkungsabschnitte 4 eine Piezoelementanordnung 20 angebracht sein. Die Pie- zoelementanordnung 20 kann auf den jeweiligen Umlenkungsabschnitt 4 aufgeklebt sein. Der Umlenkungsabschnitt 4 umfasst einen nach außen gewandten äußeren Radius 21, an dem die Piezoelementanordnung 20 angebracht ist, und einen nach innen gewandten inneren Radius 22, der von dem äußeren Radius 21 weggewandt ist. Der Umlenkungsabschnitt 4 ist annähernd keiner Verformung unterworfen. Dennoch ist diese auch nur geringe Verformung des Umlenkungsabschnitts ausreichend, um die Piezoelementanordnung 20 ausreichend zu verformen.

Die Piezoelementanordnung 20 kann jedoch auch an jedem anderen Bereich der Blattfedereinrichtung 2, beispielsweise an einem der Blattfederabschnitte 3, angebracht sein. Die Piezoelementanordnung 20 ist analog zu den Piezoelementan- Ordnungen 11, 17 aufgebaut. Das heißt, die Piezoelementanordnung 20 kann eine Vielzahl matrixartig oder mattenartig angeordneter Piezoelemente 12 umfassen. Die Piezoelementanordnung 20 kann zusätzlich oder alternativ zu den Piezoele- mentanordnungen 11, 17 vorgesehen sein. Mit Hilfe von Leitungen 23, 24 kann die Piezoelementanordnung 20 mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 gekoppelt sein. Alternativ kann die Piezoelementanordnung 20 auch eine eigene Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 aufweisen.

Die Fig. 6 zeigt erneut die Detailansicht V gemäß der Fig. 1 jedoch mit einer Weiterbildung der Blattfedervorrichtung 1. Wie die Fig. 6 zeigt, kann im Unterschied zu der Fig. 5 auch innenseitig an einem der Umlenkungsabschnitte 4 oder an mehreren der Umlenkungsabschnitte 4, das heißt an dem inneren Radius 22, eine Piezoelementanordnung 25 angebracht sein. Die Piezoelementanordnung 25 kann auf den jeweiligen Umlenkungsabschnitt 4, insbesondere auf den inneren Radius 22, aufgeklebt sein. Die Piezoelementanordnung 25 kann jedoch auch an jedem anderen Bereich der Blattfedereinrichtung 2, beispielsweise an einem der Blattfederabschnitte 3, angebracht sein. Die Piezoelementanordnung 25 ist ana- log zu den Piezoelementanordnungen 11, 17, 20 aufgebaut. Das heißt, die Piezoe- lementanordnung 25 kann eine Vielzahl matrixartig oder mattenartig angeordneter Piezoelemente 12 umfassen.

Die Piezoelementanordnung 25 kann zusätzlich oder alternativ zu den Piezoelementanordnungen 11, 17, 20 vorgesehen sein. Mit Hilfe von Leitungen 26, 27 kann die Piezoelementanordnung 25 mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 gekoppelt sein. Alternativ kann die Piezoelementanordnung 25 auch eine eigene Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 aufweisen.

Die Fig. 7 zeigt erneut die Detailansicht V gemäß der Fig. 1 jedoch mit einer weiteren Weiterbildung der Blattfedervorrichtung 1. Wie die Fig. 7 zeigt, kann im Unterschied zu den Fig. 5 und 6 eine Piezoelementanordnung 28 in die Blattfedereinrichtung 2, insbesondere in einen der Umlenkungsabschnitte 4, integriert sein. "Integriert" bedeutet vorliegend, dass die Piezoelementanordnung 28 zumindest abschnittsweise von Material der Blattfedereinrichtung 2 umgeben ist. Beispielsweise kann die Piezoelementanordnung 28 lediglich von einer äußersten oder innersten Lage des Faserverbundkunststoffs, aus dem die Blattfedereinrichtung 2 gefertigt ist, abgedeckt sein.

Bevorzugt ist die Piezoelementanordnung 28 an einem der Umlenkungsabschnitte 4 oder an mehreren der Umlenkungsabschnitte 4 angebracht. Die Piezoelementanordnung 28 kann jedoch auch an jedem anderen Bereich der Blattfedereinrichtung 2, beispielsweise an einem der Blattfederabschnitte 3, vorgesehen sein. Die Piezoelementanordnung 28 ist analog zu den Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25 aufgebaut. Das heißt, die Piezoelementanordnung 28 kann eine Vielzahl matrixartig oder mattenartig angeordneter Piezoelemente 12 umfassen.

Die Piezoelementanordnung 28 kann zusätzlich oder alternativ zu den Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25 vorgesehen sein. Mit Hilfe von Leitungen 29, 30 kann die Piezoelementanordnung 28 mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 gekoppelt sein. Alternativ kann die Piezoelementanordnung 28 auch eine eigene Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 aufweisen.

Die Fig. 8 zeigt die Schnittansicht IIX-IIX gemäß der Fig. 3 mit einer weiteren Weiterbildung der Blattfedervorrichtung 1. Wie die Fig. 8 zeigt, können seitlich an dem Endabschnitt 6 weitere Piezoelementanordnungen 34, 35 vorgesehen sein. Diese können in die Aufnahmetasche 10 eingeklebt sein. Die zweite Lagereinrichtung 9 kann entsprechende Piezoelementanordnungen 34, 35 aufweisen. Die Piezoelementanordnungen 34, 35 sind optional. Mit Hilfe der Piezoelementanordnungen 34, 35 können vorteilhafterweise Querbeschleunigungen erfasst werden. Jede Piezoelementanordnung 34, 35 weist eine Vielzahl mattenartig oder matrixartig angeordneter Piezoelemente 12 auf.

Dabei können, wie in der Fig. 8 gezeigt, zwei Piezoelementanordnungen 34, 35 vorgesehen sein, so dass der Endabschnitt 6 zwischen den Piezoelementanordnungen 34, 35 angeordnet ist. Es kann jedoch auch nur eine Piezoelementanordnung 34, 35 vorgesehen sein. Die Piezoelementanordnungen 34, 35 können zusätzlich zu den Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 vorgesehen sein.

Mit Hilfe von Leitungen 36, 37 kann die Piezoelementanordnung 34 mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 gekoppelt sein. Alternativ kann die Piezoelementanordnung 34 auch eine eigene Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 aufweisen. Mit Hilfe von Leitungen 38, 39 kann die Piezoelementanordnung 35 mit der Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 gekoppelt sein. Alternativ kann die Piezoelementanordnung 35 auch eine eigene Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 aufweisen.

Die Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 können zur Energierückgewinnung beziehungsweise zur Rekuperation eingesetzt werden. Hierzu ist zumindest an der ersten Lagereinrichtung 7 die Piezoelementanordnung 11 vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ kann an der zweiten Lagereinrichtung 9 die Piezoele- mentanordnung 17 vorgesehen sein. Bei einem Einfedern der Blattfedereinrichtung 2 oder bei einer Bewegung der Blattfedereinrichtung 2 werden die Piezoe- lementanordnungen 11, 17 elastisch verformt, wobei diese Verformungsenergie in elektrische Energie umwandeln. Diese kann einem Kraftfahrzeug mit einer derartigen Blattfedervorrichtung 1 zugeführt werden.

Insbesondere erzeugen die Piezoelementanordnungen 11, 17 aufgrund der Verformung eine elektrische Spannung beziehungsweise einen Strom. Die Piezoelementanordnungen 11, 17 können somit als Spannungs- oder Stromquelle verwendet werden. Die erzeugte Spannung oder der Strom können beispielsweise dem Kraftfahrzeug im Rahmen der Rekuperation wieder zugeführt werden. Beispielsweise kann ein Energiespeicher, insbesondere eine Batterie, nachgeladen werden. In diesem Fall kann die Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 geeignet sein, von den Piezoelementanordnungen 11, 17 erzeugte elektrische Energie dem Energiespeicher zuzuführen. Die Erfassungs- und Auswerteeinheit 13 kann insbesondere ein Ladegerät sein oder umfassen.

Um die Energiegewinnung zu erhöhen, können zusätzlich die Piezoelementanordnungen 20, 25, 28 oder zumindest eine der Piezoelementanordnungen 20, 25, 28 vorgesehen sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Bevorzugt werden die Piezoelementanordnungen 20, 25, 28 in bewegungsarmen Bereichen der Blattfedereinrichtung 2, nämlich in den Umlenkungsabschnitten 4, vorgesehen, um aus geringen Bewegungen oder Verformungen der Blattfedereinrichtung 2 Energie zu erzeugen.

Die Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 können auch zur Datengenerierung oder Datenerfassung, insbesondere zur Generierung oder Erfassung von Daten zur Bewegung, Verformung und Belastung der Blattfedereinrichtung 2, genutzt werden. Auch hier ist zumindest die der ersten Lagereinrichtung 7 zugeordnete Piezoelementanordnung 11 vorgesehen. Je mehr Piezoelementanordnun- gen 11, 17, 20, 25, 28 vorgesehen werden, desto besser wird die Datenqualität und die Genauigkeit der Bewegungserkennung der Blattfedereinrichtung 2.

Neben der Rückspeisung der mit Hilfe der Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 erzeugten Energie in das Kraftfahrzeug, kann diese auch zur Datenübertragung und/oder zur Ansteuerung eines Dämpfers 31 (Fig. 1 und 2) des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Im letztgenannten F all kann die Ansteuerung des Dämpfers 31 beispielsweise ohne Kopplung mit dem Kraftfahrzeug erfolgen. Das heißt, die Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 und der Dämpfer 31 arbeiten autark zusammen. Die Blattfedervorrichtung 1 und der Dämpfer 31 bilden zusammen eine Blattfeder- und Dämpferanordnung 32 eines wie zuvor erwähnten Kraftfahrzeugs 33, das in den Fig. 1 und 2 nur sehr schematisiert dargestellt ist. Die Blattfeder- und Dämpferanordnung 32 arbeitet bevorzugt autark, das heißt ohne externe Energieversorgung oder Ansteuerung.

Im Betrieb der Blattfedervorrichtung 1, beispielsweise dann, wenn das Kraftfahrzeug 33 fährt, können durch eine Überwachung und den Vergleich der Spannungen und Ströme der Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 beispielweise Informationen bezüglich der Beladung des Kraftfahrzeugs 33 und der aktuellen Belastung der Blattfedereinrichtung 2 gewonnen werden. Diese können beispielsweise dazu genutzt werden, eine Dämpferkennlinie des Dämpfers 31 dynamisch zu verstellen und der aktuellen Fahr situation anzupassen. Dadurch, dass die Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 selbst eine Spannung erzeugen, ist es möglich, ohne eine zusätzliche Verkabelung eine Datenübertragung zu realisieren. Dies führt zu einer Kostenersparnis. Ferner ist es möglich, ohne eine Spannungsversorgung vom Kraftfahrzeug 33 eine variable Kennlinie des Dämpfers 31 zu realisieren, da die benötigte Energie von den Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 geliefert wird. Zur Datenübertragung können die Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 mit geeigneten Geräten zur Datenübertragung gekoppelt werden. Die Erfas- sungs- und Auswerteeinheit 13 ist ein derartiges Gerät beziehungsweise kann ein derartiges Gerät umfassen. Diese Kopplung kann unabhängig von einem Anbringungsort der Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 und/oder einer Anzahl der Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 erfolgen. Mit Hilfe dieser Kopplung können Echtzeitdaten zur Belastung der Blattfedervorrichtung 1 gewonnen werden. Mit Hilfe eines Vergleichs der Daten mehrerer Blattfedervorrichtungen 1 des Kraftfahrzeugs 33 kann eine Ableitung eines Belastungszustands des Kraftfahrzeugs 33 gewonnen werden, welcher eine Anpassung von Kennlinien des Dämpfers 31 zum Komfortgewinn und/oder zum Fahrsicherheits- gewinn erlaubt.

Vorteilhafterweise kann aus einem Vergleich von Spannungen und/oder Strömen einer oder mehrerer der Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 einer oder mehrerer Blattfedervorrichtungen 1 des Kraftfahrzeugs 33 der Beladungszustand des Kraftfahrzeugs 33 beziehungsweise ein aktueller Einfederweg der jeweiligen Blattfedervorrichtung 1 ermittelt werden. Anhand des Einfederwegs und/oder der Beladung und/oder einer Frequenz der gelieferten Spannungen lässt sich die Kennlinie des Dämpfers 31 belastungsensitiv und dynamisch anpassen. Die gewonnene elektrische Energie kann zur Rekuperation und/oder zur Datenübertragung genutzt werden.

Ferner kann die von den Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 erzeugte Spannung beispielsweise auch genutzt werden, um die Eigenschaften von magnetorheologischen oder elektrorheologischen Werkstoffen zu verändern und damit beispielsweise eine Verbesserung der Akustik zu erreichen, indem entsprechende Werkstoffe zwischen die Blattfedervorrichtung 1 und das Kraftfahrzeug 33 integriert werden. Vorteilhafterweise kann diese Veränderung der Eigen- schäften der magnetorheologischen oder elektrorheologischen Werkstoffe wiederum ohne externe Energiezufuhr und zusätzlich dynamisch und/oder selektiv erfolgen. Aus der von einem oder mehreren der Piezoelementanordnungen 11, 17, 20, 25, 28 geheferten Spannung beziehungsweise des Stroms lässt sich die Bela- dung des Kraftfahrzeugs 33 ermitteln, so dass beispielsweise im Falle einer Überladung des Kraftfahrzeugs 33 dieses nicht mehr fahrbereit ist, was dem Fahrer durch ein entsprechendes Signal angezeigt werden kann.

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

BEZUGSZEICHENLISTE

Blattfe dervorrichtun g

Blattfedereinrichtung

Blattfederabschnitt

U mlenkun gs abschnitt

Bereich

Endabschnitt

Lagereinrichtung

Endabschnitt

Lagereinrichtung

Aufnahmetasche

Piezoelementanordnung

Piezoelement

Erfassungs- und Auswerteeinheit

Leitung

Leitung

Aufnahmetasche

Piezoelementanordnung

Leitung

Leitung

Piezoelementanordnung

Radius

Radius

Leitung

Leitung

Piezoelementanordnung

Leitung

Leitung

Piezoelementanordnung 29 Leitung

30 Leitung

31 Dämpfer

32 Blattfeder- und Dämpferanordnung 33 Kraftfahrzeug

34 Piezoelementanordnung

35 Piezoelementanordnung

36 Leitung

37 Leitung 38 Leitung

39 Leitung g Schwerkraft richtung

F Kraft