DE10054488A1

DE10054488A1 - Federbein mit einstellbarer Abstützung einer Schraubendruckfeder

Info

Publication number: DE10054488A1
Application number: DE10054488A
Authority: DE
Inventors: Stefan Obst
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2001-07-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Federbein mit einstellbarer Abstützung einer Schraubendruckfeder, die sich einerseits in einem im Bereich des Endes einer Kolbenstange befindlichen oberen Federteller und andererseits in einem mit dem Behälter eines Schwingungsdämpfers verbundenen Federteller abstützt. Der Federteller ist schwenkbar in einem Abstützteil angeordnet und weist eine der jeweiligen Endwindung der Schraubendruckfeder angepasste Federauflage auf. Zur Minimierung der von der Schraubendruckfeder auf den Behälter ausgeübten Querkräfte ist zwischen dem Federteller und dem Abstützteil eine Einstelleinrichtung angeordnet, die eine in Umfangsrichtung der Schraubendruckfeder verdrehbare und/oder eine die Neigung der Achse der Schraubendruckfeder veränderbare bzw. an die Achse der Schraubendruckfeder anpassbare Federauflage aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Federbein mit einstellbarer Abstützung einer Schrauben druckfeder, entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Durch die DE 198 49 991 A1 ist eine derartige Abstützung der Schraubendruckfeder bekannt, wobei einer oder beide Federteller schwenkbar angeordnet sind. Die Schwenkachsen verlaufen in axialem Abstand zueinander und auch in axialem Ab stand zur Auflage der Schraubendruckfeder. Somit bewirkt ein Kippen der Federtel ler infolge der Federkraft auch ein Ausweichen der Federachse von der Behälterach se, d. h. die Federtellermitte wandert zur Behältermitte aus, wodurch von der Schrau bendruckfeder erneut ein Biegemoment auf den Schwingungsdämpfer und damit auf die Kolbenstange ausgeübt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einstellbare Abstützung einer Schraubendruckfeder bei einem Federbein zu schaffen, die eine optimale Lastverteilung der Schraubendruckfeder auf der Federauflage ermöglicht ohne dass eine wei tere Querkraft auf die Kolbenstange wirksam wird.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen sind Ge genstand der Unteransprüche.

Die zwischen Federteller und Abstützteil angeordnete Einstelleinrichtung gestattet eine exakte Ausrichtung der Schraubendruckfeder auf dem Federteller. So wird durch die erfindungsgemäße Verdrehmöglichkeit des Federtellers gegenüber dem Abstützteil das Federende genau in die richtige Anfangsposition der Federauflage gebracht. Weiter wird durch die schwenkbare Einstelleinrichtung zwischen dem Fe derteiler und dem Abstützteil eine der Federachse angepaßte Stellung, bzw. eine gleichmäßige Kraftverteilung der unteren Windung der Schraubendruckfeder auf dem Federtellers erzielt. Dementsprechend ermöglicht die Einstelleinrichtung ent sprechend der Erfindung durch die Kombination von Verdrehen und Schwenken des Federtellers im Abstützteil eine optimale Lastverteilung der Schraubendruckfeder auf die Federauflage des Federtellers und vermeidet so die Einleitung von zusätzlichen Biegemomenten auf den Behälter des Schwingungsdämpfers.

Die Einstelleinrichtung kann je nach geforderter Krafteinleitung auf den Behälter des Schwingungsdämpfers einen Federteller aufweisen, der eine Federauflage besitzt, deren Mittelpunkt mit der Achse des Behälters zusammenfällt, so dass keine Quer kräfte von der Schraubendruckfeder auf den Behälter ausgeübt werden. Wenn je doch das Federbein Radführungskräfte zu übernehmen hat, ist es oftmals er wünscht, dass diesen Radführungskräften die Federkräfte der Schraubendruckfeder entgegenwirken. Dies wird erreicht, indem der Mittelpunkt der Federauflage exzent risch zur Achse des Behälters angeordnet ist. Damit das Gleichgewicht der Feder kraft auf den Federteller nicht gestört ist, ist es bei einer solchen Ausführung vorteil haft, wenn das auf dem Behälter befestigte Abstützteil eine exzentrisch zur Achse des Behälters angeordnete Aufnahme für den Federteller aufweist.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Einstelleinrichtung wird entsprechend der Erfindung dadurch erhalten, dass der Mittelpunkt der Federauflage in einer Querschnittsfläche liegt, die in axialer Richtung mittig zwischen Beginn und Ende der Anlage der aufliegenden Federwindung der Schraubendruckfeder angeordnet ist. Dementsprechend ist bei gleichmäßiger Kraftverteilung auf den Federteller kein radi ales Auswandern des Mittelpunkts möglich, weder bei einem Verdrehen noch bei einem Verschwenken der Federauflage des Federtellers. Dies wird bei der schwenk baren Komponente der Einstelleinrichtung erreicht, wenn der Mittelpunkt der Feder auflage gleichzeitig in der Mitte der Schwenkachse liegt.

Diese schwenkbare Komponente der Einstelleinrichtung kann auf die verschiedens ten im Maschinenbau bekannten Methoden erfolgen. So kann die Einstelleinrichtung einen Federteller aufweisen, der mittels Wälzkörper schwenkbar im Abstützteil gela gert ist. Dies ist beispielsweise durch zwei zwischen dem Federteller und dem Ab stützteil gelagerte Rollen möglich, wobei die Mitte der dadurch gebildete Schwenk achse mit dem Mittelpunkt der Federauflage zusammenfällt. Ebenso kann mit den Wälzkörpern eine leicht bewegliche kugelgelenkige Abstützung für die Schrauben druckfeder gebildet werden.

Eine einfache und kostengünstige Ausbildung der schwenkbaren Komponente der Einstelleinrichtung wird nach weiteren Merkmalen der Erfindung erhalten, wenn der Federteller eine kugelkalottenförmige Außenfläche aufweist, die in eine entspre chende Gegenfläche des Abstützteils eingreift, wobei der die Kugelkalotte bildende Kugelradius vom Mittelpunkt der Federauflage ausgeht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen einstellbaren Abstützung für eine Schraubendruckfeder auf einem Behälterrohr;

Fig. 2 die Abstützung nach Fig. 1 im Längsschnitt.

Fig. 3 Einstelleinrichtung mit fixierbarer Winkelstellung des Federtellers

Fig. 4 Schnittdarstellung durch die Einstelleinrichtung nach Fig. 4

Fig. 5 Einstelleinrichtung mit veränderbarem Kipppunkt des Federtellers

Bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist auf einem Behälterrohr 1 oder auf einem Zylinder eines Schwingungsdämpfers ein Abstützteil 17 befestigt. In die sem Abstützteil 17 ist ein Federteller 9 geführt, der mit einer Federauflage 11 für eine Endwindung einer Schraubendruckfeder 5 versehen ist. Eine zwischen dem Feder teller 9 und dem Abstützteil 17 vorgesehene Einstelleinrichtung 15 wird durch eine kugelkalottenförmige Außenfläche 19 des Federtellers 9 gebildet, die in eine ent sprechende Gegenfläche des Abstützteils 17 eingreift. Damit bei einem Verschwen ken des Federtellers 9 im Abstützteil 17 keine Änderung der von der Schrauben druckfeder 5 auf den Behälter 1 ausgeübten Querkraft erfolgt, greift der die Kugelka lotte bildende Radius in einem Punkt an, der sowohl auf der Achse 3 des Behälters 1 liegt als auch mit einem Mittelpunkt 13 der Federauflage 11 zusammenfällt. Dieser Mittelpunkt 13 der Federauflage 11 befindet sich in einer Querschnittsfläche der Fe derauflage 11, die in axialer Richtung mittig zwischen Beginn und Ende der auflie genden unteren Windung der Schraubendruckfeder 5 angeordnet ist. Auch für Aus führungen von Federbeinen, die zur zumindest teilweisen Kompensation von Rad führungskräften die Abstützkräfte der Schraubendruckfeder 5 ausnützen und des halb einen gewollt exzentrisch zur Achse 3 des Behälters 1 liegenden Federteller aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn der Mittelpunkt 13 der Federauflage 11 auch den Schwenkpunkt des Federtellers 9 bildet, damit das Verschwenken des Federtellers 9 zu keiner radialen Änderung des Mittelpunkts 13 führt und somit keine ungewollten Biegemomente auf den Schwingungsdämpfer ausgeübt werden. Damit die Endwin dung der Schraubendruckfeder 5 immer exakt in der vorgegebenen Position auf der Federauflage 11 aufliegt, ist der Federteller 9 gegenüber dem Abstützteil 17 in Um fangsrichtung verdrehbar, wobei auch ein Verschwenken des Federtellers 9 vorteilhaft ist, damit dieser sich so ausrichten kann, dass eine gleichmäßige Kraftverteilung der Schraubendruckfeder 5 über den Umfang der Federauflage 11 sichergestellt ist.

Die vorstehend beschriebene Minimierung der auf den Schwingungsdämpfer des Federbeins wirkenden Querkräfte bzw. Biegemomente ist wesentlich für eine leicht gängige Axialbewegung der Kolbenstange in der im Behälter befestigten Kolben stangenführung.

Die Fig. 3 zeigt eine Einstelleinrichtung 15, die auf dem Abstützteil 17 eine Kom bination von einem ersten Stellring 21 und einem zweiten Stellring 23 trägt. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, bilden die beiden Stellringe 21; 23 eine schiefe Ebe ne. Wenn der Stellring 23 zum Stellring 21 in Umfangsrichtung verdreht wird, dann führt der Stellring 23 aufgrund der zum Stellring 21 schräg verlaufenden Kontaktfläche 25 eine stufenlose Kippbewegung um die Längsachse des Schwin gungsdämpfers aus. Für die Verdrehbewegung der Stellringe zueinander verfügen diese über Werkzeugflächen 27, ebenso wie ein Zwischenring 29, der den radia len Bauraum für den Stellring 23 bereitstellt. Der Federteller 9 kann sich in Um fangsrichtung relativ zum Stellring 23 verdrehen, so dass bei einer Verdrehbewe gung des Stellrings 23 kein zusätzliches Biegemoment in die Schraubendruckfe der eingebracht wird. Zur Sicherung der Einstellung verfügt der Stellring 23 über mindestens eine Fixierung, beispielsweise eine Befestigungsschraube 31, die ra dial am Federteller 9 angreift.

Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Stellringe 21; 23 der Ein stelleinrichtung 15 einander zugewandte in Umfangsrichtung verlaufende Pris menprofile 33; 35 aufweisen, die zwei gegenüberliegende Wälzkörper 37 führen. Die Wälzkörper bilden eine Kippachse 39, um die die Stellringe kippbar zueinan der gelagert sind. Durch eine Verlagerung der Wälzkörper 37 in Umfangsrichtung kann die Kippachse 39 der Einstellrichtung 15 verändert werden. Als weitere Maßnahme kann die Profiltiefe 41 für die Wälzkörper im Prismenprofil 33; 35 ü ber den Umfang verändert sein. Dadurch kann mit einer Verdrehbewegung des Stellringes 23 zum Stellring 21 bei ansonsten unveränderter Lage der Wälzkörper aufgrund der unterschiedlichen Profiltiefe an den Wälzkörpern die Winkelstel lung α der Kippachse zu der Längsachse des Schwingungsdämpfers verändert werden.

Claims

1. Federbein mit einstellbarer Abstützung einer Schraubendruckfeder, die sich ei nerseits in einem im Bereich des Endes einer Kolbenstange befindlichen oberen Federteller und andererseits in einem mit dem Behälter eines Schwingungs dämpfers verbundenen Federteller abstützt, wobei der Federteller schwenkbar in einem Abstützteil angeordnet ist und eine der jeweiligen Endwindung der Schraubendruckfeder angepaßte Federauflage aufweist, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Minimierung der von der Schraubendruckfeder (5) auf den Schwingungsdämpfer (Behälter 1) ausgeübten Querkräfte zwischen dem Feder teller (9) und dem Abstützteil (17) eine Einstelleinrichtung (15) angeordnet ist, die eine in Umfangsrichtung der Schraubendruckfeder (5) verdrehbare und/oder eine die Neigung der Achse der Schraubendruckfeder (5) veränderbare bzw. an die Achse der Schraubendruckfeder anpassbare Federauflage (11) aufweist.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrich tung (15) einen um die Achse (3) des Behälters (1) drehbaren Federteller (9) aufweist, dessen Federauflage (11) einen Mittelpunkt (13) besitzt, der auf der Achse (3) des Behälters (1) angeordnet ist.

3. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrich tung (15) einen Federteller (9) aufweist, dessen Mittelpunkt der Federauflage (11) exzentrisch zur Achse (3) des Behälters (1) angeordnet ist.

4. Federbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil (17) eine exzentrisch zur Achse (3) des Behälters (1) angeordnete Aufnahme für den Federteller (9) aufweist.

5. Federbein nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt (13) der Federauflage (11) in einer Querschnittsfläche der Federauf lage (11) liegt, die in axialer Richtung mittig zwischen Beginn und Ende der auf liegenden unteren Windung der Schraubendruckfeder (5) angeordnet ist.

6. Federbein nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die zur Richtung der Achse (3) des Behälters (1) verschwenkbare Komponente der Einstelleinrichtung (15) einen Schwenkpunkt aufweist, der mit dem Mittelpunkt (13) der Federauflage (11) zusammenfällt.

7. Federbein nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einstelleinrichtung (15) einen Federteller (9) aufweist, der mit tels Wälzkörper schwenkbar im Abstützteil (17) gelagert ist.

8. Federbein nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass der Federteller (9) der Einstelleinrichtung (15) eine kugelkalotten förmige Außenfläche (19) aufweist, die in eine entsprechende Gegenfläche des Abstützteils (17) eingreift und der Mittelpunkt der kugelkalottenförmigen Außen fläche (19) mit dem Mittelpunkt (13) der Federauflage (11) zusammenfällt.