DE102008036867B4

DE102008036867B4 - Vorrichtung zur Federrateneinstellung einer Schraubenfeder

Info

Publication number: DE102008036867B4
Application number: DE102008036867.9A
Authority: DE
Inventors: Steffen Maurer; Matthias Dietz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2028-08-08
Also published as: KR101545351B1; KR20100019314A; US20100032916A1; US8029002B2; DE102008036867A1; RU2401750C1; CN101643010A; CN101643010B

Abstract

Vorrichtung zur Federrateneinstellung einer Schraubenfeder für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, die unterschiedlich große Windungsdurchmesser aufweist und zwischen Federtellern eingespannt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Federbeinzylinder (6) radial beabstandet zueinander ein innerer und ein äußerer Federteller (4, 3) angeordnet ist und in einer ersten Federungsstellung (I) die Schraubenfeder (1) mit einem Windungsbereich (1a) kleinen Durchmessers (d) am inneren Federteller (4) und mit einer zweiten Federungsstellung (II) der Schraubenfeder (1) mit einem Windungsbereich (1b) größeren Durchmessers (D) am äußeren Federteller (3) abgestützt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Federrateneinstellung einer Schraubenfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 100 43 229 C2 ist ein Schrauben-Druckfeder-System mit mindestens zwei unterschiedlichen Teilkennlinien bekannt, wobei das System aus mindestens zwei zylinderförmigen Federbereichen unterschiedlicher Windungsdurchmesser besteht, welche direkt miteinander verbunden sind, wobei im Innenraum der Windungen des Federbereichs mit größerem Windungsdurchmesser eine im Wesentlichen ringförmige Anlagefläche einer auf dem äußeren Federende sitzenden Druckplatte für die Anlage des Federbereichs geringeren Windungsdurchmesser vorhanden ist. Dabei kann die im Innenraum der Windungen des Federbereichs mit größerem Windungsdurchmesser vorgesehene Anlagefläche über Gewinde höhenverstellbar sein.
Des Weiteren ist aus der DE 37 28 462 A1 eine Schraubendruckfeder für Kraftfahrzeuge bekannt, die eine teilweise progressiv verlaufende Kennlinie besitzt und aus zwei einstückig miteinander verbundenen Federteilen besteht, von denen eine als zylinderförmiger Federteil und der sich daran axial anschließende andere als tonnenförmiger Federteil ausgebildet ist. Dabei ist der Windungsdurchmesser des zylinderförmigen Federteils deutlich kleiner als der größte Windungsdurchmesser des tonnenförmigen Federteils. Die Schraubendruckfeder ist derart bemessen, dass ein Abschalten von Federn und Windungen zur Erzielung eines progressiven Kennlinienteils an der aufbauseitigen Federabstützung stattfindet.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Federrateneinstellung einer Schraubenfeder für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die entsprechend von gewählten Federungszuständen in einfacher Weise mit wenig Bauteilen ein- bzw. verstellbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, dass eine Federrateneinstellung einer Schraubenfeder für eine Radaufhängung durch ein Ausschalten bzw. Zuschalten von Federwindungen erreicht wird, indem auf einem Federbeinzylinder radial beabstandet zueinander ein innerer und ein äußerer Federteller angeordnet ist und in einer ersten Federungsstellung der Schraubenfeder diese mit einem Windungsbereich kleinen Durchmessers am inneren Federteller und in einer zweiten Federungsstellung der Schraubenfeder diese mit einem Windungsbereich größeren Durchmessers nur am äußeren Federteller abgestützt ist.
Des Weiteren wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass in der ersten Federungsstellung ein unteres freies Ende der Schraubenfeder mit dem Windungsbereich kleinen Durchmessers am inneren Federteller abgestützt ist und weitere obere Federwindungen größeren Durchmessers der Schraubenfeder frei federnd zwischen einem oberen ortsfesten Federteller und dem inneren Federteller angeordnet sind. Zum wahlweisen Einstellen der gewählten ersten und zweiten Federungsstellung ist es erforderlich, dass der innere Federteller axial höhenverstellbar auf dem Federbeinzylinder oder einem entsprechenden Führungselement und der äußere Federteller feststehend am Federbeinzylinder angeordnet ist, wobei nach einer weiteren Variante der Erfindung sowohl der innere Federteller als auch der äußere Federteller jeweils axial höhenverstellbar auf dem Federbeinzylinder oder einem entsprechenden Führungselement angeordnet sind.
Durch diese Anordnung und Verstellmöglichkeiten des äußeren und/oder des inneren Federtellers und der Zuordnung der entsprechenden Bereiche der Federwindungen mit kleinem und großem Durchmesser zu den beiden Federtellern, wird in einfacher Weise eine Ausschaltung bzw. Zuschaltung von Federwindungen erzielt. Es liegt somit in der ersten Federungsstellung, die als Normalstellung bezeichnet wird, die untere letzte Windung der Schraubenfeder auf dem inneren Federteller auf und alle weiteren darüber angeordneten Windungen sind freiliegend bzw. freifedernd.
Eine Verstellung der Federteller erfolgt nach einem weiteren Vorschlag, indem der innere und der äußere Federteller über eine elektromechanische oder eine hydraulische Stelleinrichtung in der Höhe verschiebbar ansteuerbar sind. Hierdurch ist eine Verstellung der Federteller entsprechend der Gegebenheiten im Fahrzustand möglich.
Somit ist es nach der Erfindung in einfacher Weise möglich, durch die Höhenverstellung des inneren Federtellers nach unten, zur Einnahme der zweiten Federungsstellung, auch als Sportstellung bezeichnet, eine Federungsverhärtung der restlichen Schraubenfeder herbeizuführen. Hierzu wird ein unterer Teil der Federwindung oder Windungen der Schraubenfeder ausgeschaltet, da ein Teil der Schraubenfeder mit größerem Windungsdurchmesser nur am äußeren Federteller aufliegt.
Des Weiteren wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass der innere Federteller eine derartige Verstellung nach unten aufweist, dass bei einer Ausfederungsbewegung des Rades ein Abstand der letzten unteren Federwindung zum inneren Federteller besteht. Dies ist erforderlich, damit bei einer Ausfederungsbewegung des Rades, die ausgeschaltete Windung bzw. die ausgeschalteten Windungen durch Abheben der auf dem äußeren Federteller liegenden Windung von diesem, wieder im Eingriff sind.
Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der innere Federteller gleichzeitig mit dem äußeren Federteller derart höhenverstellbar ist, dass eine Kompensation der Federraten erzielt wird. Durch eine Verstellung des inneren und des äußeren Federtellers in der Höhe nach unten wird eine Fahrzeugaufbauabsenkung erzielt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Darstellung einer an Federtellern abgestützten Schraubenfeder mit unterschiedlichen Windungsdurchmessern mit möglichen Federungsstellungen,
2 eine Darstellung der Schraubenfeder in einer ersten Federungsstellung (Normalstellung) und
3 eine Darstellung der Schraubenfeder in einer zweiten Federungsstellung (Sportstellung).
Eine Schraubenfeder 1, beispielsweise für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, ist zwischen einem oberen ortsfesten Federteller 2 und unteren Federtellern 3 oder 4, wie einem inneren Federteller 3 oder einem äußeren Federteller 4 eingespannt gehalten. Die Schraubenfeder 1 ist beispielsweise tonnenförmig ausgeführt, kann aber auch aus zwei zylindrischen Abschnitten mit unterschiedlichen Durchmessern bestehen. Die Schraubenfeder 1 umgibt ein Federbein 5, wobei die beiden Federteller 3 und 4 auf einem Federbeinzylinder 6 oder einem entsprechenden Führungselement angeordnet sind. Die Schraubenfeder 1 weist einen oder mehrere untere Windungen 1a mit einem kleinen Durchmesser d und anschließende weitere obere Windungen 1b usw. mit einem größeren Durchmesser D auf.
Der innere Federteller 4 ist höhenverstellbar auf dem Federbeinzylinder 6 angeordnet und der äußere Federteller 3 ist feststehend am Federbeinzylinder 6 gehalten. In einer weiteren Ausführung können beide Federteller 3 und 4 höhenverstellbar angeordnet sein. Eine Verstellung der Federteller 3 und 4 kann über eine hydraulische oder elektromechanische Stelleinrichtung erfolgen. Die Federteller weisen den Federbeinzylinder 6 umgebende Hülsen auf, über welche die Federteller 3, 4 am Federbeinzylinder 6 geführt werden.
In 2 ist die Schraubenfeder 1 in der ersten Federungsstellung I, der Normalstellung, gezeigt. Die unterste Federwindung 1a kleinen Durchmessers d stützt sich am inneren Federteller 4 ab und die darüber angeordneten Federwindungen 1b usw. der Schraubenfeder 1 sind freiliegend angeordnet. Der äußere Federteller 3 ist in dieser Stellung I in einer gleichen Höhe mit dem inneren Federteller 3 angeordnet und unbelastet.
In 3 ist die Schraubenfeder 1 in der zweiten Federungsstellung II, der Sportstellung, gezeigt. Die an die unterste Federwindung 1a kleinen Durchmessers d anschließende obere Federwindung 1b größeren Durchmessers D ist durch ein Absenken des inneren Federtellers 4 nunmehr am äußeren Federteller 3 allein abgestützt und die untere Federwindung 1a ist freiliegend mit Abstand a zum inneren Federteller 4 angeordnet.
Es ist somit die untere Federwindung 1a oder wenn mehrere untere Federwindungen vorhanden sind, sind diese ausgeschaltet, so dass nur noch die. Kennlinie des federnden Bereichs der Schraubenfeder 1 wirksam ist. Mit dieser quasi Federverhärtung ist einhergehend eine Tieferlegung des Fahrzeugs in dieser Federungsstellung 11 (Sportstellung).
Der innere Federteller 4 sollte in der Federungsstellung 1 einen solchen Abstand a zur unteren Federwindung 1a aufweisen, dass auch bei einer Radausfederung kein Aufsetzen der unteren Federwindung 1a am Federteller 4 erfolgen kann.
Für eine Tieferlegung des Fahrzeugs gemäß der Federungsstellung II (Sportstellung) ist einhergehend mit der Federungsverhärtung eine Tieferlegung des Fahrzeugaufbaus verbunden, so dass sich beim Einfedern somit die härtere Federrate und beim Ausfedern sich die weichere Federrate einstellt, wenn dieses erwünscht ist. Dies kann jedoch durch ein gleichzeitiges Höhenverstellen des äußeren Federtellers 4 kompensiert werden. Generell besteht die Möglichkeit, die Höhe des Fahrzeugaufbaus durch eine Höhenverstellung beider Federteller 3 und 4 individuell einzustellen.

Claims

Vorrichtung zur Federrateneinstellung einer Schraubenfeder für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, die unterschiedlich große Windungsdurchmesser aufweist und zwischen Federtellern eingespannt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Federbeinzylinder (6) radial beabstandet zueinander ein innerer und ein äußerer Federteller (4, 3) angeordnet ist und in einer ersten Federungsstellung (I) die Schraubenfeder (1) mit einem Windungsbereich (1a) kleinen Durchmessers (d) am inneren Federteller (4) und mit einer zweiten Federungsstellung (II) der Schraubenfeder (1) mit einem Windungsbereich (1b) größeren Durchmessers (D) am äußeren Federteller (3) abgestützt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Federungsstellung (I) ein unteres Ende der Schraubenfeder (1) mit dem Windungsbereich (1a) kleinen Durchmessers (d) am inneren Federteller (4) abgestützt ist und weitere obere Federwindungen (1b) größeren Durchmessers (D) der Schraubenfeder (1) frei federnd zwischen einem oberen ortsfesten Federteller (2) und dem inneren Federteller (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Federteller (4) axial höhenverstellbar auf dem Federbeinzylinder (6) oder einem Führungselement und der äußere Federteller (3) feststehend am Federbeinzylinder (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Federteller (4) und der äußere Federteller (3) axial höhenverstellbar auf dem Federbeinzylinder (6) oder einem Führungselement angeordnet sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und der äußere Federteller (4, 3) über eine elektromechanische oder hydraulische Stelleinrichtung in der Höhe verschiebbar ansteuerbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Federteller (4) in der ersten Federungsstellung (I) nach unten in Pfeilrichtung (P) derart in der Höhe verstellbar ist, dass die letzte untere Federwindung (1a) kleinen Durchmessers (d) mit einem Abstand (a) freiliegend zum inneren Federteller (4) angeordnet ist und die obere Federwindung (1b) größeren Durchmessers (D) am äußeren Federteller (3) abgestützt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (1) mehrere untere Federwindungen (1a) kleinen Durchmessers (d) aufweist, die in der ersten Federungstellung (I) freiliegend zum inneren Federteller (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Federteller (4) eine derartige Verstellung nach unten in Pfeilrichtung (P) aufweist, dass bei einer Ausfederungsbewegung des Rades der Abstand (a) der letzten unteren Federwindung (1a) zum inneren Federteller (4) besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Federteller (4) zum äußeren Federteller (3) derart höheneinstellbar ist, dass bei Einfederungsbewegungen des Rades eine härtere Federrate und bei Ausfederungsbewegungen des Rades eine weichere Federrate einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Federteller (4) gleichzeitig mit dem äußeren Federteller derart höhenverstellbar ist, dass eine Kompensation der Federraten erzielt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Verstellung des inneren und des äußeren Federtellers (4, 3) in der Höhe nach unten eine Fahrzeugaufbauabsenkung erzielbar ist.