DE102007062596A1

DE102007062596A1 - Federeinrichtung

Info

Publication number: DE102007062596A1
Application number: DE200710062596
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter l Dipl.-Ing. Tabarelli
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-12-22
Filing date: 2007-12-22
Publication date: 2009-06-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federeinrichtung (1), insbesondere eine Schraubenfeder für eine Fahrzeugaufhängung, mit einem in Windungen aufgewickelten metallischen Federkörper (2). Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Federkörper (2) begrenzt auf zumindest einen seiner Anbindungs-/Endbereiche eine druck- und/oder abriebfeste Beschichinem silikonhaltigen Elastomerwerkstoff aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federeinrichtung, insbesondere eine Schraubenfeder für eine Fahrwerkaufhängung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Federeinrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Beschichtung einer Federeinrichtung.
Federeinrichtungen, insbesondere Spiralenfedern für Fahrzeugaufhängungen sind üblicherweise allen gängigen Umwelteinflüssen ausgesetzt, was zu einem stetigen Korrosionsangriff führt. Bekannte Schutzmaßnahmen gegen Korrosion bei Stahlfedern in Kraftfahrzeugen sind beispielsweise Verzinken oder Lackieren, wobei sich letzteres relativ breit durchgesetzt hat. Auf längere Sicht gesehen, neigen aber Lackschichten durch Versprödung zur Rissbildung; hinzukommen mechanische Beschädigungen aufgrund der rauen Betriebsbedingungen (Steinschlag, etc) und deren nicht absolute Diffusionsdichte gegen Feuchtigkeit. Aus diesem Grund ist bereits eine Vielzahl anderer Beschichtungsverfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von Stahlfedern in Kraftfahrzeugen bekannt.
Aus der DE 42 17 770 A1 ist eine gattungsgemäße Federeinrichtung bekannt, welche mit einer Schutzschicht versehen ist. Die Federeinrichtung ist dabei mit einer bekannten Lackschicht überzogen und zusätzlich mit einer Schutzschicht aus lösungsmittelfreiem Wachs überdeckt. Hierdurch soll eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion erreicht werden.
Aus der DE 601 06 667 B2 sowie aus der DE 699 22 762 T2 sind Korrosionsschutzschichten für Federeinrichtungen in Kraftfahrzeugen bekannt.
Schließlich sind aus der DE 100 26 044 C1 , aus der DE 100 57 560 A1 und aus der DE 100 43 148 A1 Verfahren zur Beschichtung einer Federeinrichtung bekannt, wobei durch die Beschichtung die Korrosionsbeständigkeit der Federeinrichtung erhöht werden soll.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Federeinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere an relevanten Stellen besonders gut gegen Korrosion geschützt ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen in Windungen aufgewickelten metallischen Federkörper einer Federeinrichtung bereichsweise – und zwar insbesondere im stark belasteten Anbindungsbereich an einen Federteller – mit einem druck- und/oder abriebfesten Kunststoff zu überziehen und dadurch den Federkörper gegen die in diesem Bereich verstärkt zu Schädigungen führenden mechanischen Belastungen durch Feinpartikel zu schützen. Als begrenzter Bereich kommt hierbei somit insbesondere der Endbereich des Federkörpers in Betracht, in welchem dieser an oben genanntem Federteller aufliegt, während als Beschichtungswerkstoff beispielsweise Elastomer, Silikon der silikonhaltiger Elastomerwerkstoff zum Einsatz kommen können. Silikone sind synthetische Polymere, bei denen Siliziumatome über Sauerstoffatome zu Molekühlketten und/oder netzartig verknüpft sind. Die restlichen freien Valenzelektronen des Siliziums sind dabei durch Kohlenwasserstoffreste gesättigt. Generell sind Silikone wärmebeständig, hydrophob, dielektrisch und gelten in der Regel als physiologisch verträglich. Elastomere hingegen sind formfeste aber elastisch verformbare Kunststoffe deren Glasübergangspunkt sich unterhalb der Raumtemperatur befindet. Das Besondere an Elastomeren ist dabei, dass ihre Elastizität nicht auf Anziehungskräften zwischen sich ändernden Atomabständen beruht, sondern ein statisch-dynamisches Gleichgewicht zwischen Ordnung und Entropie darstellt. Bei großer Kälte verlieren Elastomere jedoch ihre Elastizität und können dadurch spröde werden. Beiden Werkstoffen, das heißt sowohl den Silikonen als auch den Elastomeren ist dabei jedoch gemein, dass sie in üblicher Weise für ein Kraftfahrzeug relevanten Temperaturbereichen elastisch sind und sich dadurch optimal an einen sich bewegenden Körper, beispielsweise den Federkörper einer Federeinrichtung, anpassen können. Zudem stellen sie durch ihre hydrophobe Wirkung eine zuverlässige Feuchtigkeitssperre dar, mit welcher ein Zutritt von Feuchtigkeit zum metallischen Federkörper wirkungsvoll unterbunden werden kann.
Von entscheidendem Vorteil ist dabei, dass die Federeinrichtung, respektive der Federkörper, ausschließlich nach rein mechanischen Schwingfestigkeitskriterien, das heißt ohne Berücksichtigung von die Lebensdauer mindernden Korrosionseinflüssen ausgelegt werden müssen. Derartige Korrosionseinflüsse können die Lebensdauer um den Faktor 10 herabsetzen. Dies macht auch den Einsatz von qualitativ weniger anspruchsvollen, das heißt insbesondere kostengünstigeren Werkstoffen möglich und bringt darüber hinaus eine erhebliche Reduzierung von federbruchbedingten Werkstattaufenthalten und der damit verbundenen Garantie- bzw. Kulanzkosten. Des Weiteren wird auch die Fahrbahn weniger von abbrechenden Federstücken verschmutzt. Die druck- und/oder abriebfeste Beschichtung schützt somit den hochbelasteten Anbindungsbereich des Federkörpers an einem Federteller. In diesem Bereich sorgen Feinpartikel für eine hohe mechanische Belastung der Korrosionsschicht, wodurch diese dort besonders häufig versagt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung umfasst der beschichtete Bereich des Federkörpers zumindest eine endseitige Federwindung. Die Beschichtung ist somit nicht über den gesamten Federkörper angebracht, sondern lediglich in dem Bereich, in welchem mit einer entsprechenden Einwirkung von Feinstaub bzw. Feinpartikel zu rechnen ist. Hierdurch lässt sich ein besonders ressourcenschonender Einsatz des Beschichtungswerkstoffes erreichen.
Zweckmäßig wird die Beschichtung des Federkörpers aus einem Elastomer, einem Silikon oder einem silikonhaltigen Elastomerwerkstoff im Tauchverfahren auf den Federkörper aufgebracht. Das Tauchverfahren bietet dabei ein kostengünstiges und qualitativ gleichzeitig sehr hochwertiges Beschichtungsverfahren, bei welchem stets gewährleistet ist, dass der Federkörper der Federeinrichtung gleichmäßig beschichtet wird. Im Vergleich zu einem Sprühverfahren zum Aufbringen der Beschichtung auf den Federkörper können insbesondere sogenannte „Sprühschatten" vermieden werden, in welchen die angestrebte Schichtdicke der Beschichtung nicht erreicht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Federkörper zusätzlich zur Beschichtung eine Korrosionsschutzschicht aufweisen, wodurch der Schutz für den Federkörper noch weiter erhöht wird. Denkbar kann alternativ auf der gesamten Federeinrichtung auch eine einzige Beschichtung aufgetragen werden, die den entsprechenden Schutz aufweist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt eine erfindungsgemäße Federeinrichtung in einer Seitenansicht.
Entsprechend 1 weist eine erfindungsgemäße Federeinrichtung 1, welche als Schraubenfeder ausgebildet ist, einen in Windungen aufgewickelten metallischen Federkörper 2 auf. Die Federeinrichtung 1 kann dabei beispielsweise in/an einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges angeordnet sein und der Fahrwerksaufhängung dienen. Um den metallischen Federkörper 2 vor Korrosion und damit vor einer verkürzten Lebensdauer effektiv schützen zu können, ist dieser begrenzt auf zumindest einen seiner Anbindungs- bzw.
Endbereiche, hier auf seinen unteren Endbereich, mit einer druck- und/oder abriebfesten Beschichtung aus einem Elastomer, einem Silikon oder einem silikonhaltigen Elastomerwerkstoff beschichtet. Insbesondere in diesen Anbindungsbereichen des Federkörpers 2 an eine nicht dargestellte Fahrwerkskomponente kommt es aufgrund von Feinstaub bzw. Feinpartikeln zu einer hohen mechanischen Belastung einer den Federkörper an sich überziehenden Korrosionsschutzschicht.
Diese Feinstaubpartikel bzw. Feinpartikel bewirken durch hohe abrasive Kräfte eine Beschädigung der Korrosionsschutzschicht und damit einen Verlust deren Korrosionsschutzwirkung, wodurch der Federkörper 2 insbesondere in seinem Anbindungsbereich anfängt zu korrodieren. Da in diesem Anbindungsbereich, in welchem der Federkörper 2 beispielsweise auf einem nicht gezeigten Federteller aufliegt, gleichzeitig eine hohe Federbelastung auftritt, kann es durch die hohe Korrosionswirkung schneller zu einem Federbruch, welcher mit hohen Werkstatt bzw. Kulanzkosten wieder instand gesetzt werden muss. Durch die erfindungsgemäß druck- oder abriebfeste Beschichtung 3 kann somit der besonders hoch belastete Anbindungs- bzw. Endbereich des Federkörpers 2 wirkungsvoll vor Korrosion geschützt werden, wodurch die gesamte Lebensdauer des Federkörpers 2 und damit der Federeinrichtung 1 erhöht werden kann.
Wie der 1 zu entnehmen ist, ist der mit der Beschichtung 3 versehene Endbereich bzw. Anbindungsbereich des Federkörpers 2 in montiertem Zustand unten angeordnet, wobei auch denkbar ist, dass der gegenüberliegende, das heißt oben liegende End- bzw. Anbindungsbereich des Federkörpers 2 ebenfalls eine derartige druck- und/oder abriebfeste Beschichtung 3 aus einem Elastomer, einem Silikon oder einem silikonhaltigen Elastomerwerkstoff aufweist. Wie weit dabei die Beschichtung 3 reicht, kann individuell festgelegt werden, wobei üblicherweise vorgesehen ist, dass zumindest eine endseitige Federwindung des Federkörpers 2 von der Beschichtung 3 überdeckt ist.
Die Dicke der Beschichtung 3 ist dabei an die später darauf einwirkenden mechanischen Belastungen angepasst und so ausgelegt, dass sie diese über die gesamte Lebensdauer des Federkörpers 2 aufzunehmen vermag. Gleichzeitig ist die Beschichtung 3 so ausgebildet, dass sie in der Lage ist, Feinpartikel aufzunehmen und einzuschließen und gleichzeitig zu verhindern, dass diese die Beschichtung 3 bis zum Federkörper 2 durchdringen oder zerstören, wodurch wiederum ein den Federkörper 2 schädigender Korrosionsprozess in Gang gesetzt werden würde.
Selbstverständlich ist die gemäß der 1 dargestellte Federeinrichtung 1 rein exemplarisch zu verstehen, so dass auch Federeinrichtungen von der Erfindung mit umfasst sein sollen, welche eine andere Gestalt aufweisen, welche jedoch in ihren End- bzw. Anbindungsbereichen ebenfalls eine erfindungsgemäße druck-/abriebfeste Beschichtung 3 aufweisen und dadurch eine verstärkte Korrosion in diesem Bereich wirkungsvoll unterbinden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4217770 A1 [0003]
- DE 60106667 B2 [0004]
- DE 69922762 T2 [0004]
- DE 10026044 C1 [0005]
- DE 10057560 A1 [0005]
- DE 10043148 A1 [0005]

Claims

Federeinrichtung (1), insbesondere eine Schraubenfeder für eine Fahrwerkaufhängung, mit einem in Windungen aufgewickelten metallischen Federkörper (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (2) begrenzt auf zumindest einen seiner Anbindungs-/Endbereiche eine druck- und/oder abriebfeste Beschichtung (3) aus einem Elastomer, einem Silikon oder einem silikonhaltigen Elastomerwerkstoff aufweist.
Federeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete Endbereich bei einer als Schraubenfeder für eine Fahrwerkaufhängung ausgebildeten Federeinrichtung (1) in montiertem Zustand unten angeordnet ist.
Federeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete Endbereich zumindest eine endseitige Federwindung umfasst.
Federeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Beschichtung (3) an später darauf einwirkende mechanische Belastungen angepasst ist.
Federeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) in der Lage ist, Feinpartikel aufzunehmen und einzuschließen.
Federeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (2) zusätzlich zur Beschichtung (3) eine Korrosionsschutzschicht aufweist.
Kraftfahrzeug mit einer Federeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zum Beschichten einer Federeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) aus einem Elastomer, einem Silikon oder einem silikonhaltigen Elastomerwerkstoff im Tauchverfahren aufgebracht wird.
Verfahren zum Beschichten einer Federeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) aus einem Elastomer, einem Silikon oder einem silikonhaltigen Elastomerwerkstoff im Aufsprühverfahren aufgebracht wird.
Verfahren zum Beschichten einer Federeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) aus einem Elastomer, einem Silikon oder einem silikonhaltigen Elastomerwerkstoff im Vulkanisierverfahren aufgebracht wird.