Die Erfindung betrifft eine Feder mit den Merkmalen des

Oberbegriffes des Anspruches 1.

Im Fahrzeugbau ist es bekannt, die Räder und das Fahrgestell eines Fahrzeuges gegeneinander zu federn. Insbesondere bei besonders großen und schweren Fahrzeugen werden hierfür

Blattfedern verwendet, da durch eine einfache Bauweise ein breites Spektrum von Belastungsanforderungen abgedeckt wird.

Als besonders vorteilhaft haben sich Federn mit einer

nichtlinearen, insbesondere progressiven, Kennlinie

herausgestellt, da sich eine solche Kennlinie positiv auf die Fahreigenschaften eines Fahrzeuges auswirkt, das mit einer solchen Federung ausgestattet ist.

Aus der EP 2 885 554 Bl ist eine einteilige Blattfeder aus faserverstärktem Kunststoffmaterial mit einer progressiven Kennlinie bekannt. Diese Feder ist eine Blatt _Z ugfeder, d.h. sie ist derart gestaltet, dass sie in Einbauzustand bei steigenden, vom Radträger eingeleiteten, Vertikalkräften zunehmend auf Zug belastet wird. Hierfür weist die Feder zwei mechanisch

unbearbeitete Endbereiche auf, die in ortsfesten

Aufnahmevorrichtungen momentenfest und drehfest eingespannt sind, wobei die Endbereiche durch die Aufnahmevorrichtungen und die neutrale Faser durch die Schwenkachsen der

Aufnahmevorrichtungen verlaufen. Nachteilig dabei ist, dass durch die Beanspruchungskombination bei dieser Feder die zulässige Höchstspannung reduziert wird und die materielle Ausgestaltung und die Anbringung der Feder an einem Fahrzeug zu Lasten einer verminderten Tragfähigkeit gehen.

In der WO 2016/134810 Al wird eine gattungsgemäße, einteilige Feder aus Federstahl mit einer progressiven Kennlinie vorgeschlagen, welche auf Biegung belastet wird und welche oben genannten Nachteile vermeidet. Diese Feder ist ausgehend vom Mittelbereich auf einer Seite des Federblatts ausgelenkt und weist angrenzend zum Mittelbereich einen ersten Krümmungsbereich mit einer ersten Krümmungsrichtung und einem ersten

Scheitelpunkt auf, wobei sich der erste Scheitelpunkt auf einer Seite der Mittelachse befindet. Dieser Bereich weist in Richtung zum Endbereich hin einen zweiten Krümmungsbereich mit einer zweiten Krümmungsrichtung und einem zweiten Scheitelpunkt auf, wobei die zweite Krümmungsrichtung der ersten Krümmungsrichtung entgegengesetzt ist, und wobei sich der zweite Scheitelpunkt auf der dem ersten Scheitelpunkt gegenüberliegenden Seite der

Mittelachse befindet. Zwar werden somit die Nachteile der eingangs genannten Blatt _Z ugfeder überwunden, allerdings tritt im vom Mittelbereich ausgelenkten Bereich insbesondere durch

Scherkräfte eine Kraftverteilung auf, welche das Risiko eines hohen Verschleißes und somit einer unerwünschten

Materialermüdung mit sich bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Blattfeder mit progressiver Federkennrate zur Verfügung zu stellen, welche aus Stahl einfach hergestellt werden kann, wobei eine längere

Haltbarkeit der Feder durch gleichmäßige Kraftverteilung

erreicht wird. Es ist zudem eine Aufgabe der Erfindung, eine Blattfeder mit progressiver Federkennrate und hoher

Tragfähigkeit Verfügung zu stellen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Feder, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Federblatt im

unbelasteten Zustand zwei Biegeabschnitte aufweist, wobei die Biegeabschnitte jeweils eine Krümmung mit einer

Krümmungsrichtung aufweisen, wobei die Krümmungsrichtung der beiden Biegeabschnitte entgegengesetzt ist und wobei die beiden Biegeabschnitte im Bereich eines Wendepunktes ineinander

übergehen, und dass der erste Biegeabschnitt ein

Vertikalfederabschnitt ist und vom Endbereich des ersten

Randbereichs über den Mittelbereich bis zum Wendepunkt verläuft und der zweite Biegeabschnitt ein Horizontal- und

Vertikalfederabschnitt ist und vom Wendepunkt bis zum Endbereich des zweiten Randbereiches verläuft. Der erste Biegeabschnitt wirkt als vertikale Feder und der zweite Biegeabschnitt wirkt als vertikale Feder und als horizontale Feder in Längsrichtung der Feder.

Das Federblatt der erfindungsgemäßen Feder weist genau zwei gekrümmte Biegeabschnitte auf. Die Biegeabschnitte weisen im unbelasteten Zustand jeweils genau eine Krümmung mit einer

Krümmungsrichtung auf. Das Federblatt der erfindungsgemäßen

Feder ist durchgehend aus Stahl, insbesondere aus Federstahl.

Eine erfindungsgemäß gefertigte Feder kann eine stark

nichtlineare, insbesondere progressive, Kennlinie haben, was sich positiv auf die Fahreigenschaften eines Fahrzeuges auswirkt, das mit einer erfindungsgemäßen Federung ausgestattet ist. Zudem kann eine erfindungsgemäße Feder nicht nur vertikale

Kraftkomponenten, sondern auch horizontale Kraftkomponenten abfedern, welche insbesondere bei einem Bremsvorgang auftreten, da der zweite Biegeabschnitt auch als Horizontalfederabschnitt quasi als Feder in der Feder wirkt. Dabei findet eine

gleichmäßige Kraftverteilung statt, da horizontale

Kraftkomponenten über die gesamte Länge der Feder verteilt werden. Somit wird die Haltbarkeit und Tragfähigkeit erhöht, wobei bessere Fahreigenschaften für das Fahrzeug erzielt werden können . Bei einer erfindungsgemäßen Feder treten im Mittelbereich nur minimale Scherkräfte auf. Da somit die Feder insbesondere im Mittelbereich weniger stark ausgeführt sein muss, kann Material eingespart und eine Feder mit geringerem Gewicht hergestellt werden .

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Biegeabschnitt länger ist als der zweite

Biegeabschnitt und dass der zweite Biegeabschnitt stärker gekrümmt ist als der erste Biegeabschnitt. In unbelastetem

Zustand hat der erste Biegeabschnitt nur eine leichte Krümmung, wobei der Mittelbereich unterhalb des Endbereiches des ersten Randbereiches und unterhalb des Wendepunktes, in dessen Bereich die beiden Biegeabschnitte ineinander übergehen, angeordnet ist. Unter Belastung biegt sich der erste Biegeabschnitt nach oben und wirkt als Vertikalfederabschnitt.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat der erste Randbereich vom entsprechenden Endbereich zum Mittelbereich eine im

Wesentlichen konstante, wirksame Länge in allen

Belastungszuständen. Der Mittelbereich der Feder verschiebt sich somit bei steigender Belastung im Wesentlichen in vertikaler Richtung und nur unwesentlich horizontal in Längsrichtung der Feder. Die wirksame Länge des vom Mittelbereich bis zum

Wendepunkt verlaufenden Abschnittes des ersten Biegeabschnittes wird bei steigender Belastung größer, sodass eine stauchende Kraft auf den zweiten Biegeabschnitt in Längsrichtung der Feder ausgeübt wird.

Im Rahmen der Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das gerollte Auge zum Verbinden des Endbereichs des zweiten

Randbereichs mit dem Fahrgestell und gegebenenfalls das gerollte Auge zum Verbinden des Endbereichs des ersten Randbereichs am Fahrgestell rotierbar, insbesondere momentbelastet, vorzugsweise drehmomentbelastet, am Fahrgestell befestigbar ist. Somit wird der zweite Biegeabschnitt durch die stauchende Kraft nicht direkt gestaucht, sondern der zum Endbereich verlaufende

Abschnitt des zweiten Biegeabschnittes wird durch die

Rotationsbewegung in Richtung des gerollten Auges gebogen, wobei dieser Abschnitt in Einbauzustand steiler wird. Die

Rotationsbewegung der erfindungsgemäßen Feder ist Teil des

Federns .

Der erste Biegeabschnitt wird demnach in vertikale Richtung gebogen und der zweite Biegeabschnitt wird in horizontale

Richtung belastet, so dass es zu einer Kombination aus zwei Biegebeanspruchungen kommt.

Im Rahmen der Erfindung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das gerollte Auge um eine Rotationsachse rotierbar am

Fahrgestell befestigbar ist, wobei die neutrale Faser der Feder und gegebenenfalls die neutrale Biegefaser der Feder,

insbesondere des Randbereichs, von der Rotationsachse

beabstanded ist.

Im Rahmen der Erfindung kann weiters vorteilhafterweise

vorgesehen sein, dass in den gerollten Augen jeweils eine

Lagerbüchse angeordnet ist, die vorzugsweise rotatorisch

elastisch wirkt. Durch die Lagerbüchse, die vorzugsweise aus Gummi besteht, wird eine Dämpfungswirkung erzielt, die zu einem weicheren Federverhalten führt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist

vorgesehen, dass der zweite Randbereich vom Mittelbereich über den Wendepunkt zu einem Scheitelpunkt und vom Scheitelpunkt kontinuierlich, vorzugsweise im Wesentlichen gerade, zum

entsprechenden Endbereich verläuft. Insbesondere dieser gerade verlaufende Bereich wird durch die oben beschriebene

Rotationsbewegung derart geneigt, dass er in Einbauzustand bei steigender Belastung steiler verläuft. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der vom Scheitelpunkt zum Endbereich des zweiten Randbereiches verlaufende Abschnitt und der vom

Scheitelpunkt in Richtung zum Mittelbereich verlaufende

Abschnitt im Bereich des Scheitelpunktes in einem Winkel von größer als 80°, vorzugsweise von größer als 90°, beispielsweise von ca. 100 bis 150 °, vorzugsweise von 120 bis 140°,

insbesondere von 130°, zueinander angeordnet ist. Der Winkel bleibt bei steigender Belastung zunächst im Wesentlichen gleich und nimmt dann zu. Bei vertikaler Belastung auf den

Mittelbereich biegt sich der

vom Mittelbereich bis zum Wendepunkt verlaufende Abschnitt des ersten Biegeabschnittes nach oben. Die resultierende stauchende Kraft auf den zweiten Biegeabschnitt in Längsrichtung der Feder führt aufgrund der drehbaren Lagerung zu einer Rotationsbewegung des zweiten Biegeabschnittes, so dass der Winkel zunächst gleichbleibt. Die Rotationsbewegung findet nur bis zu einem bestimmten Punkt statt, an dem der vom Scheitelpunkt zum

Endbereich verlaufende Randbereich des zweiten Biegeabschnittes in im Wesentlichen gleicher Stellung bleibt. Bei weiterer vertikaler Belastung auf den Mittelbereich biegt sich jedoch der Abschnitt des ersten Biegeabschnittes vom Mittelbereich zum Wendepunkt weiter nach oben, so dass der Winkel zunimmt.

Im Rahmen der Erfindung kann der erste Biegeabschnitt eine geringere Biegesteifigkeit als der zweite Biegeabschnitt

aufweisen .

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die gerollten Augen jeweils eine Stirnseite auf, wobei insbesondere die gerollten Augen ausgehend vom jeweiligen Randbereich

ausgelenkt sind und im Wesentlichen kreisförmig verlaufen, und wobei zwischen der Oberfläche des Randbereichs und der

Stirnseite des gerollten Auges ein Spalt besteht. Diese Ausführungsform ist deshalb vorteilhaft, da die Feder aus Stahl in einem Warmverformungsverfahren einfach hergestellt werden kann, wogegen derartige gerollte Augen bei Federn aus Kunststoff nicht herstellbar sind.

Besonders bevorzugt ist es, wenn beide gerollten Augen auf der gleichen Seite der Feder verlaufen, d.h. auf der im

Einbauzustand oberen Seite („aufgerolltes Auge") oder auf der im Einbauzustand unteren Seite („abgerolltes Auge") der Feder. Im Rahmen der Erfindung sind auch sogenannte „Berliner- Augen" denkbar.

Im Rahmen der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass der

Mittelbereich der Feder einen Klemmbereich aufweist, der über eine Verbindungseinrichtung, insbesondere über einen oder mehrere die Feder im Klemmbereich umfassende U-förmige Bolzen oder Formteile, mit einer Radachse oder einem Radachsenbolzen verbindbar ist. Der Mittelbereich kann einen Klemmbereich aufweisen, dessen Stärke (Höhe) größer ist als die Stärke der angrenzenden Randbereiche, und kann Übergangsbereiche aufweisen, in welchen die Stärke des Federblatts entsprechend zu- bzw.

abnimmt .

Das Federblatt der erfindungsgemäßen Feder ist einteilig. Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, wenn die Feder eine

Einblattfeder ist. Eine erfindungsgemäße Feder kann allerdings auch mit einem Helferblatt oder mit zwei oder mehr als zwei Helferblättern kombiniert werden.

Bei vertikaler Belastung in der Federmitte bewirken die

Mehrfachbiegung der Biegeabschnitte und die translatorische Festeinspannung (Rotieren ist möglich) in beiden Federaugen eine zweifache Feder - einmal vertikal (erster Biegeabschnitt) , wie Blattfedern immer wirken, und einmal horizontal (zweiter

Biegeabschnitt) . Die Biegekräfte wirken zusammen und ergeben das nicht-lineare Federverhalten.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine gattungsgemäße, einteilige Feder aus Federstahl, Fig . 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen,

einteiligen Feder aus Federstahl,

Fig . 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen,

einteiligen Feder aus Federstahl in Kombination mit

Lagerbüchsen und einem Helferblatt und

Fig. 4 eine Detailansicht im Bereich eines gerollten Auges.

In Fig. 1 ist eine bekannte Blattfeder 1 aus Federstahl in einem im Wesentlichen unbelasteten Zustand dargestellt. Die Blattfeder 1 weist einen Mittelbereich 2 mit einer Mittelachse 3 sowie zwei Randbereiche 4 auf. Die Randbereiche 4 weisen jeweils einen Endbereich 5 auf. Der rechte Randbereich 4 weist angrenzend zum Mittelbereich 2 einen ersten Krümmungsbereich 6 mit einer ersten Krümmungsrichtung und einem ersten Scheitelpunkt 7 auf, wobei sich der erste Scheitelpunkt 7 auf der unteren Seite der

Mittelachse 3 befindet. Dieser Randbereich 4 weist in Richtung zu dessen Endbereich 5 hin anschließend einen zweiten

Krümmungsbereich 8 mit einer zweiten Krümmungsrichtung und einem zweiten Scheitelpunkt 9 auf, wobei die zweite Krümmungsrichtung der ersten Krümmungsrichtung entgegengesetzt ist und wobei sich der zweite Scheitelpunkt 9 auf der oberen Seite der Mittelachse 3 befindet. Der Endbereich 5 des rechten Randbereichs 4 ist vom zweiten Scheitelpunkt 9 weg hin zu jener Seite geneigt, auf der sich der Mittelbereich 2 befindet. Die Endbereiche 5 weisen jeweils ein gerollte Augen 11 zum Verbinden der Blattfeder 1 mit einem Fahrgestell eines Fahrzeuges auf.

Die in Fig. 1 dargestellte obere Seite der Blattfeder 1 ist deren Oberseite 10, die in Einbauposition im Fahrzeug zum Fahrzeuggestell hinweist.

Im Bereich des ersten Krümmungsbereiches 6 tritt insbesondere durch Scherkräfte eine Kraftverteilung auf, welche das Risiko eines hohen Verschleißes und somit einer unerwünschten

Materialermüdung mit sich bringt. Zudem führt der erste

Krümmungsbereich 6 zu einer Reduzierung der Bodenfreiheit, wodurch das Risiko von Beschädigungen beim Überfahren eines

Hindernisses, z.B. einer Bordsteinkante, erhöht ist.

In den Fig. 2 und 3 sind Ausführungsformen einer

erfindungsgemäßen Blattfeder 1 als Parabelfeder zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Kraftfahrzeug dargestellt. Die in einem Warmverformungsverfahren herstellbare Blattfeder 1 weist ein einteiliges Federblatt 12 aus Federstahl mit einem

Mittelbereich 2 und zwei anschließenden Randbereichen 4a, 4b auf. Die Randbereiche 4a, 4b weisen jeweils einen Endbereich 5a, 5b auf, wobei die Endbereiche 5a, 5b jeweils ortsfest über ein gerolltes Auge 11 mit einem Fahrgestell verbindbar sind und wobei die gesamte Länge der Blattfeder 1, d.h. der Abstand der beiden Augen 11, im Einbauzustand am Kraftfahrzeug in allen

Belastungszuständen im Wesentlichen unveränderbar ist.

Das Federblatt 12 weist im unbelasteten Zustand zwei

Biegeabschnitte 13, 14 auf, wobei die Biegeabschnitte 13, 14 jeweils eine Krümmung mit einer Krümmungsrichtung aufweisen, wobei die Krümmungsrichtung der beiden Biegeabschnitte 13, 14 entgegengesetzt ist und wobei die beiden Biegeabschnitte 13, 14 im Bereich eines Wendepunktes 15 ineinander übergehen. Der erste Biegeabschnitt 13 verläuft vom Endbereich 5a des ersten

Randbereichs 4a über den Mittelbereich 2 bis zum Wendepunkt 15 und der zweite Biegeabschnitt 14 verläuft vom Wendepunkt 15 bis zum Endbereich 5b des zweiten Randbereiches 4b. Der zweite

Randbereich 4b verläuft vom Mittelbereich 2 über den Wendepunkt 15 zu einem Scheitelpunkt 16 und vom Scheitelpunkt 16 im Wesentlichen gerade zum Endbereich 5b.

Die gerollten Augen 11 sind um eine Rotationsachse 17 drehbar über eine Lagerbüchse 18 am Fahrgestell befestigbar, wobei die neutrale Faser der Blattfeder 1 und die neutrale Biegefaser der Randbereiche 4a, 4b jeweils von der Rotationsachse 17

beabstandet sind. Beide gerollten Augen 11 verlaufen an der Oberseite 10 der Blattfeder 1.

Der Mittelbereich 2 weist einen Klemmbereich 19 auf, dessen Stärke (Höhe) größer ist als die Stärke der angrenzenden

Randbereiche und der beispielsweise über U-förmige Bolzen mit einer Radachse oder einem Radachsenbolzen verbindbar ist.

Zwischen dem Klemmbereich 19 und den am Mittelbereich 2

angrenzenden Randbereichen 4a, 4b weist der Mittelbereich 2 Übergangsbereiche 20a, 20b auf, in welchen die Stärke des

Federblatts 12 entsprechend zu- bzw. abnimmt.

Die in Fig. 2 und 3 dargestellte obere Seite der Blattfeder 1 ist deren Oberseite 10, die in Einbauposition im Fahrzeug zum Fahrzeuggestell hinweist. Der Wendepunkt 15 ist im Einbauzustand am Fahrzeug bei Nominallast oberhalb des Mittelbereiches 2 angeordnet .

Wie am besten in Fig. 4 ersichtlich, weisen die gerollten Augen 11 jeweils eine Stirnseite 21 auf. Die gerollten Augen 11 verlaufen im Wesentlichen kreisförmig, wobei zwischen der

Oberseite 10 des entsprechenden Randbereichs 4a, 4b und der Stirnseite 21 des gerollten Auges 11 ein Spalt 22 besteht.

Mit einer erfindungsgemäßen Blattfeder 1 werden die zum Stand der Technik (siehe Fig. 1) beschriebenen Nachteile behoben.

Bei Kraftfahrzeugen wird zwischen Personenkraftwagen (PKW) und Lastkraftwagen (LKW) unterschieden. Bei LKW wird weiters zwischen leichten LKW ("LLKW", bis 7,5 t) , mittelschweren LKW ("LKW", von 7,5 t bis 12 t) und schweren LKW ("SLKW", ab 12 t) unterschieden. Die Anforderungen bezüglich der Federung bzw. der Radaufhängung sind aufgrund der zu transportierenden Lasten jeweils unterschiedlich. Eine erfindungsgemäße Feder kann bei allen genannten Kraftfahrzeugen verwendet werden.