DE102008046939A1

DE102008046939A1 - Feder eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102008046939A1
Application number: DE200810046939
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr. Neerpasch; Frank Dipl.-Ing. Scheyhing (FH)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2009-05-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Feder (1) eines Kraftfahrzeugs mit einer Federbeilage (2), wobei die Feder (1) in zumindest einem Kontaktbereich (8) der Federbeilage (2) gelagert ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Federbeilage (2) unmittelbar auf die Feder (1) aufvulkanisiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feder eines Kraftwagens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In dem Kontaktbereich von Fahrzeugtragfedern und Federteller, also in dem Bereich, wo die Feder in dem Federteller aufliegt, kommt es beim Ein- und Ausfedern zu Relativbewegungen. Diese entstehen durch eine Abwälzbewegung des Federendes, bei dem sich kurzzeitig ein Spalt öffnet und wieder schließt. Dadurch, dass Federn auf Grund ihres Einbauortes sehr stark der Einwirkung von Schmutz und Feuchtigkeit ausgesetzt sind, führt der Eintrag von Schmutz in den besagten Spalt zu einem Abrieb der auf die Tragfeder aufgebrachten Lackschicht, wodurch die Schutzfunktion dieser Schicht verloren geht und die Feder innerhalb des Kontaktbereiches korrodiert.
Zur Vermeidung bzw. zur Reduzierung dieses Korrosionsrisikos werden gelegentlich Unterlegelemente aus elastischem Material in den Federteller eingelegt. Hierdurch kann die Spaltbildung etwas reduziert werden, jedoch nicht ganz verhindert werden.
Ein anderer Versuch der Korrosionsproblematik entgegenzuwirken besteht darin, in dem Kontaktbereich Opferelektroden z. B. in Form von Zinkblech anzubringen, die somit als kathodischer Korrosionsschutz dienen. Eine derartige Methode ist beispielsweise in der DE 10 2005 021 765 A1 beschrieben.
Eine weitere Möglichkeit der Korrosion entgegenzuwirken ist in der DE 199 19 573 A1 beschrieben. Die Druckschrift offenbart ein nicht vollständig ausvulkanisiertes Elastomerteil, das zur Aufnahme eines Drehstabes ausgebildet ist. Nachdem das Elastomerteil auf die mit einem Haftsystem vorbehandelte Oberfläche des Drehstabs aufgebracht ist, erfolgt eine abschließende Ausvulkanisierung des Elastomerteils, wodurch dieses und der Drehstab eine spaltfreie Einheit bilden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Feder bereitzustellen, die gegenüber dem Stand der Technik eine deutlich verringerte Korrosionsneigung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Federbeilage unmittelbar auf die Feder aufvulkanisiert.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass sie optimal an die vorherrschende Geometrie angepasst werden kann und genau das Ausmaß aufweist, damit die Spaltbildung beim Ein- und Ausfedern vollständig unterbunden werden kann. Hierbei findet die Abwälzbewegung der Feder nicht mehr in der Kontaktstelle zum Federteller statt, sondern erfolgt durch elastisches Verformen der anvulkanisierten Federbeilage. Mithin sind Relativbewegungen zwischen Feder und Federteller sicher vermieden, wodurch ebenfalls der Abrieb der Feder-Lackierung vermieden ist.
Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorzugsweise ist die Federbeilage unmittelbar an wenigstens einem Axialende der Feder angeordnet. Dadurch ist weiterhin eine Abwälzbewegung des Federendes im Federteller ermöglicht, wobei die Spaltbildung zwischen Feder und Federteller sicher vermieden ist.
Weiterhin ist es möglich, die Federbeilage einstückig oder mehrstückig auszubilden, wodurch eine schnelle und einfache Montage ermöglicht ist und Herstellungskosten eingespart werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Federbeilage aus einem vulkanisierbaren Werkstoff, insbesondere aus Gummi gebildet ist. Hierdurch lässt sich eine Federbeilage bereitstellen, die elastisch verformbar ist und eine spaltfreie Anbindung der Federbeilage an die Feder ermöglicht.
Dadurch, dass die Federbeilage in einem Montagezustand nicht vollständig ausvulkanisiert ist, kann diese als vorgefertigtes Bauteil angeliefert werden und in einfacher Art und Weise an der Feder angeordnet werden, wobei in einem weiteren Arbeitsschritt eine vollständige Ausvulkanisierung der Federbeilage erfolgt, so dass Federbeilage und das zugeordnete Axialende der Feder eine formschlüssige, spaltfreie Einheit bilden.
Ferner kann zusätzlich in die Federbeilage ein Element zum kathodischen Korrosionsschutz, insbesondere ein Zinkblech, eingebracht werden, wodurch bei einer Beschädigung der Federbeilage ein sekundärer Korrosionsschutz ermöglicht ist.
In Ausgestaltung der Erfindung weist die Federbeilage einen Tragfederanschlag auf, der zur Anlage der Stirnfläche des zugeordneten Federendes dient.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung liegt die Feder im unbelasteten Zustand mit etwa einer dreiviertel Umdrehung in der Federbeilage ein, wodurch einerseits ein ausreichend dimensionierter Kontaktbereich zwischen Feder und Federbeilage gebildet ist und andererseits der Teil der Feder, der auf Grund der Relativbewegung korrosionsgefährdet ist, wenigstens teilweise von der Federbeilage umgriffen ist.
Vorteilhafterweise weist die Feder, insbesondere im Kontaktbereich, unter der anvulkanisierten Federbeilage eine Grundierungsschicht auf, wobei die Grundierungsschicht von einer Phosphatschicht, eine Oxidschicht oder eine thermische Spritzschicht gebildet ist. Dadurch ist eine dauerhafte Anvulkanisierung ermöglicht.
Im Folgenden sind Ausgestaltungen der Erfindungen an Hand der Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine Feder mit einer Federbeilage und
2 die Federbeilage aus 1 in vereinzelter Darstellung.
1 zeigt eine Feder 1 mit einer aufvulkanisierten Federbeilage 2, wobei die als Schraubenfeder dargestellte Feder 1 mit der ringförmigen Federbeilage 2 einenends in einem nicht näher dargestellten Federteller gelagert ist und wobei der Federteller dazu dient, eine Verbindung zwischen der Feder 1 und korrespondierenden Fahrzeugkomponenten (Karosserie, Fahrwerk) herzustellen.
In einem in einem Kraftfahrzeug eingebauten Zustand, umschließt die Feder 1 einen nicht dargestellten Stoßdämpfer, der üblicherweise im Inneren der Feder 1 angeordnet ist.
Die ringförmig und beispielsgemäß einstückig ausgebildete Federbeilage 2 weist hierfür eine Durchgangsöffnung 4 auf, die für den Stoßdämpfer vorgesehen ist.
Weiterhin weist die Federbeilage 2 eine zumindest teilweise umlaufende Vertiefung 5 auf, in welche die Feder 1 mit einem Axialende einliegt und wobei die Berührungflächen von Vertiefung 5 und Feder 1 einen Kontaktbereich 8 bilden.
Im unbelasteten Zustand der Feder 1 liegt diese mit etwa einer dreiviertel Umdrehung in der Federbeilage 2 ein. Beim Einfedern erhöht sich die Auflage und somit der Kontaktbereich 8, wobei dieser im Extremfall nahezu eine Umdrehung der Schraubenfeder betragen kann. Ferner kontaktiert eine Stirnfläche 6, 6' des Federendes der Feder 1 einen Tragfederanschlag 7 der Federbeilage 2.
Dadurch, dass in einem Montagezustand die aus einem vulkanisierbaren Werkstoff gebildete Federbeilage 2 nicht vollständig ausvulkanisiert ist, kann diese einfach an die Feder 1 angeordnet und in einem weiteren Arbeitsgang ausvulkanisiert werden. Hierfür weist die Feder 1 insbesondere im Kontaktbereich 8 unter der vulkanisierten Federbeilage 2 eine Grundierungsschicht auf. Bei diesem „Post-Vulkanisationsverfahren" wird ein vorvernetztes Gummiformteil, das bereits die endgültige Form der Federbeilage 2 aufweist, auf eine Endwindung der Feder 1, die mit einem Haftvermittler beschichtet ist, aufgepresst und erwärmt, was zu einem endgültigen Vernetzen und Haften des Gummiformteils an der Feder 1 führt. Neben der einstückigen Ausführungsform der Federbeilage 2 ist auch eine aus wenigstens zwei Teilstücken gebildete Federbeilage 2 denkbar. Insbesondere eine in axialer Erstreckung, horizontal geteilte Federbeilage 2 kann aus Montagegründen eine denkbar sinnvolle Ausführungsform darstellen. Mit einer zweistückigen Federbeilage 2 kann auf einfache Art und Weise das Federende vollständig von der Federbeilage 2 umgriffen werden, während bei der einstückigen Variante (1) zumindest ein Teil der Feder-Mantelfläche außerhalb der Umschließung der Federbeilage 2 liegt. Mit anderen Worten ausgedrückt, haftet ein einteiliges Formteil lediglich einseitig an der Federwindung im Kontaktbereich 8, während ein zweiteiliges Formteil die Federwindung vollständig umschließt.
Weiterhin ist auch ein direktes Vulkanisieren des Gummis auf der Feder 1 in Form der Federbeilage 2 möglich. Dabei wird die Feder 1 mit einer Windung in eine Form eingelegt, in die beispielsweise Rohkautschuk eingespritzt wird. Die Feder 1 bleibt dabei für die komplette Dauer der Ausvulkanisation in der Form, wobei eine Federwindung vollständig von Gummi umhüllt ist.
Unter Vulkanisieren versteht man ein Verfahren zur Herstellung von Gummi. Im Folgenden sei beispielhaft auf ein Verfahren zur Herstellung von Gummi aus Rohkautschuk eingegangen.
Hierbei wird eine Kautschukmischung bestehend aus Rohkautschuk (Naturkautschuk oder synthetischer Kautschuk wie Buna N), Schwefel oder Schwefel spendenden Stoffen wie z. B. Dischwefelchlorid, sowie Katalysator, die z. B. zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit beitragen und mit Füllstoffen gemischt. Diese Mischung wird erhitzt, wobei die langkettigen Kautschukmoleküle durch Schwefelbrücken vernetzt werden. Hierdurch gehen die plastischen Eigenschaften des Kautschuks bzw. der Kautschukmischung verloren, wobei der Stoff durch das Vulkanisierverfahren vom plastischen in den elastischen Zustand übergeht. Die Elastizität der Gummischicht lässt sich durch die Anzahl der vernetzten Schwefelbrücken einstellen, wodurch die Eigenschaft der Schicht an die Rahmenbedingungen (Fahrzeuggewicht, Federsteifigkeit) angepasst wird.
Die Dicke und Steifigkeit der Gummibeilage lässt sich gezielt so einstellen, dass abhängig von der Geometrie des Federtellers und der Feder 1, sowie weiterer Faktoren wie Federweg und Fahrzeuggewicht beim Ein- und Ausfedern kein Luftspalt mehr auftritt. Die Abwälzbewegung der Feder 1 findet nicht mehr in der Kontaktstelle zum Federteller statt, sondern durch elastisches Verformen der anvulkanisierten Federbeilage 2. Die Verbindung zwischen Federbeilage 2 und Feder 1 ist dabei so dicht, dass keine Feuchtigkeit und keine Verschmutzung in den Kontaktbereich 8 eindringen kann. Hierdurch wird eine Korrosionsneigung im Kontaktbereich 8 nahezu eliminiert.
Damit die Gummischicht besser auf der Feder 1, die in der Regel aus einem Federstahl besteht, hält, ist es zweckmäßig, vorher eine Grundierungsschicht aufzubringen. Die Grundierung kann beispielsweise in Form einer Phosphatschicht (Phosphatierung), einer Oxidschicht oder einer thermischen Spritzschicht bestehen. Unter thermischer Spritzschicht wird hierbei z. B. Plasmaspritzen oder Lichtbogendrahtspritzen verstanden. Durch diese thermischen Spritzverfahren ist es möglich gezielt ein Material auf den Federstahl aufzubringen, das als Haftschicht für die aufvulkanisierte Gummischicht optimiert ist.
Zur Erhöhung des Schutzes vor Korrosion ist es denkbar ein zusätzliches Element – ein Zinkblech – in die Federbeilage 2 einzubringen, das als kathodischer Korrosionsschutz dient. Neben Zink sind auch andere Stoffe denkbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102005021765 A1 [0004]
- DE 19919573 A1 [0005]

Claims

Feder (1) eines Kraftfahrzeugs mit einer Federbeilage (2), wobei die Feder (1) in zumindest einem Kontaktbereich (8) der Federbeilage (2) gelagert ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeilage (2) unmittelbar auf die Feder (1) aufvulkanisiert ist.
Feder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeilage (2) unmittelbar an wenigstens einem Axialende der Feder (1) angeordnet ist.
Feder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeilage (2) einstückig oder mehrstückig ausgebildet ist.
Feder (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeilage (2) aus einem vulkanisierbaren Werkstoff, insbesondere aus Gummi gebildet ist.
Feder (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeilage (2) in einem Montagezustand nicht vollständig ausvulkanisiert ist, und insbesondere in einem Endzustand vollständig ausvulkanisiert ist.
Feder (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeilage (2) ein Element zum kathodischen Korrosionsschutz, insbesondere ein Zinkblech aufweist.
Feder (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbeilage (2) einen Tragfederanschlag (7) aufweist.
Feder (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) im unbelasteten Zustand mit etwa einer dreiviertel Umdrehung in der Federbeilage (2) einliegt und dieser Einliegebereich den Kontaktbereich (8) bildet.
Feder (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) insbesondere im Kontaktbereich (8) unter der vulkanisierten Federbeilage (2) eine Grundierungsschicht aufweist.
Feder (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundierungsschicht von einer Phosphatschicht, einer Oxidschicht oder einer thermische Spritzschicht gebildet ist.