DE102011051403B4

DE102011051403B4 - Stützvorrichtung, Federbein umfassend eine solche und Verfahren zum Herstellen eines Stützelements

Info

Publication number: DE102011051403B4
Application number: DE102011051403.1A
Authority: DE
Inventors: Manfred Schwarzmeier; Johannes Noll
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2031-06-29
Also published as: DE202011111025U1; DE102011051403A1

Abstract

Stützvorrichtung zur Lagerung eines Federelements (3) an einem Dämpferkörper (4), umfassend ein Stützelement (11) mit einer Öffnung (9) zur Aufnahme des Dämpferkörpers (4), einer an den Dämpferkörper (4) anlegbare Innenwand (12), einem Anlagebereich (A) zur Abstützung des Federelements (3) und einem Haltebereich (B) zur Abstützung des Stützelements (11) an einem Halteelement (18), wobei das Stützelement (11) ein Kunststoffmaterial umfasst und mittels des Halteelements (18) an dem Dämpferkörper (4) positionierbar ist, der Anlagebereich (A) einen radialen Abstand (C) zu der Öffnung (9) aufweist, der Haltebereich (B) eine radiale Erstreckung weg von der Öffnung (9) aufweist und der radiale Abstand (C) des Anlagebereichs (A) zu der Öffnung (9) größer ist als die radiale Erstreckung des Haltebereichs (B), dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (12) des Stützelements (11) eine ringförmig umlaufende Nut aufweist, und dass das Halteelement (18) in der ringförmig umlaufenden Nut aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stützvorrichtung zur Lagerung eines Federelements an einem Dämpferkörper, umfassend ein Stützelement mit einer Öffnung zur Aufnahme des Dämpferkörpers, einer an den Dämpferkörper anlegbare Innenwand, einem Anlagebereich zur Abstützung des Federelements und einem Haltebereich zur Abstützung des Stützelements an einem Halteelement, wobei das Stützelement ein Kunststoffmaterial umfasst und mittels des Halteelements an dem Dämpferkörper positionierbar ist, wobei der Anlagebereich einen radialen Abstand zu der Öffnung aufweist, der Haltebereich eine radiale Erstreckung weg von der Öffnung aufweist und der radiale Abstand des Anlagebereichs zu der Öffnung größer ist als die radiale Erstreckung des Haltebereichs..
Ein Federbein ist ein Bauteil des Fahrwerks von Kraftfahrzeugen, insbesondere einer Vorderachse, das ein Federelement, zumeist in Form einer Schraubenfeder, und einen Schwingungsdämpfer umfasst und das Stöße oder Schwingungen der Räder des Kraftfahrzeugs vom restlichen Fahrzeug entkoppelt. Der Schwingungsdämpfer umfasst einen üblicherweise zumindest abschnittsweise als Hohlzylinder ausgebildeten Dämpferkörper und einen in dem Dämpferkörper beweglichen Kolben mit einer Kolbenstange, wobei die Kolbenstange an der Fahrzeugkarosserie und der Dämpferkörper an der Radaufhängung befestigt ist. Das Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder ist koaxial zu dem Dämpferkörper und der Kolbenstange angeordnet und umschließt den Dämpferkörper und die Kolbenstange zumindest abschnittsweise. Das Federelement ist dabei, insbesondere an seinen Endabschnitten, an einem ersten, am Dämpferkörper angeordneten Federteller und an einem zweiten, an der Fahrzeugkarosserie angeordneten Federteller gelagert. Eine Relativbewegung zwischen der Radaufhängung und der Fahrzeugkarosserie erzeugt einerseits eine Relativbewegung zwischen der Kolbenstange bzw. dem Kolben und dem Dämpferkörper, die durch ein in dem Dämpferkörper enthaltenes Fluid gedämpft wird, und andererseits eine der Relativbewegung entgegenwirkende Kompression bzw. Entlastung des Federelements. Die auf die Schraubenfeder einwirkenden Kompressionskräfte, die bei ruhendem Fahrzeug durch das Gewicht der Fahrzeugkarosserie bestimmt sind und bei z.B. Stößen erheblich anwachsen können, werden jeweils durch den ersten bzw. zweiten Federteller auf die Fahrzeugkarosserie bzw. den Dämpferkörper übertragen. Insbesondere für den am Dämpferkörper angebrachten (unteren) Federteller, der eine Stützvorrichtung für das Federelement an dem Dämpferkörper ausbildet, ist es daher bekannt, diesen massiv, vorzugsweise aus einem Stahl, auszubilden und stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, oder aber form- bzw. kraftschlüssig durch Montage am Dämpferkörper zu befestigen. Da das Federelement, um den Dämpferkörper umgreifen zu können, einen im Vergleich zum Außenumfang des Dämpferkörpers größeren Umfang aufweist und das Federelement an seinem unteren Ende entlang dieses Umfangs auf dem Federteller aufliegt, wirken auf den Federteller bei der Übertragung der Federkräfte auf den Dämpferkörper nicht nur Druck-, sondern auch Biegebelastungen in Form von Drehmomenten ein. Die aus der Praxis bekannte Art der Stützvorrichtung mit einem verschweißten und montierten Federteller aus Stahl weist eine ausreichende Stabilität zur Übertragung dieser Druckkräfte und Drehmomente auf den Dämpferkörper auf, weist jedoch zugleich ein hohes Gewicht auf und ist nur aufwendig und somit teuer an dem Dämpferkörper zu befestigen.
Die DE 199 20 017 A1 beschreibt eine Befestigung eines Federtellers auf einem zylindrischen Behälter eines Federbeins. Dazu ist eine Befestigungsring zwischen dem eine voll- oder teiltragende Fahrzeugfeder abstützenden Federteller und dem Behälter vorgesehen. Dieser Befestigungsring ist einerseits an dem Behälter angeordnet und wirkt andererseits auf den Federteller. Eine derartige Befestigung besteht aus mindestens einem Befestigungsring, der radial zwischen einem zylindrischen Behälterabschnitt und einem zylindrischen Federtellerabschnitt eingespannt ist und axial an einer Anlage des Behälters und einer Anschlagfläche des Federbeintellers anliegend angeordnet ist.
Die DE 199 39 515 A1 beschreibt eine Stützvorrichtung zur Lagerung einer Schraubenfeder an einem Dämpferkörper, die von einem im eingebauten Zustand des Federbeins unteren Federteller zur Lagerung der Schraubenfeder an dem Dämpferkörper gebildet wird. Die Stützvorrichtung umfasst ein im wesentlichen hohlzylinderförmiges Halteelement aus Metall, das an einer ersten Stirnfläche einen nach außen auskragenden Rand aufweist. Der Dämpferkörper des Schwingungsdämpfers ist in der Öffnung des hohlzylinderförmigen Halteteils aufgenommen, wobei das Halteteil an seiner Innenfläche Vertiefungen aufweist, die mit Vorsprüngen des Dämpferkörpers zusammenwirken um das Halteteil an dem Dämpferkörper zu positionieren. Auf dem auskragenden Rand des Halteteils ist ein Stützelement aus Kunststoff angeordnet, das im wesentlichen ringförmig mit einer zentralen Öffnung ausgebildet ist und in der Öffnung den Dämpferkörper aufnimmt. Das Stützelement weist auf einer ersten Seite einen Anlagebereich zur Abstützung eines Endabschnitts der Schraubenfeder auf und liegt auf seiner dem Anlagebereich gegenüberliegenden Seite auf dem auskragenden Rand des Halteelements auf. Auf dem Anlagebereich des Stützelements ist ein ebenfalls im wesentlichen ringförmiges Dämpfungselement aus einem Polymermaterial aufgebracht, das zur Entkopplung von Schwingungen der Schraubenfeder gegenüber des Stützelements dient. Der Anlagebereich zur Abstützung der Schraubenfeder weist einen radialen Abstand zu der Öffnung des Stützelements auf, der durch den Außendurchmesser des Dämpferkörpers und den Durchmesser der Schraubenfeder in deren Endbereich bestimmt ist. Der auskragende Rand des Halteelements bildet einen Haltebereich für das Stützelement, der sich radial von der Öffnung des Halteelements und somit von dem Dämpferkörper weg erstreckt. Die radiale Erstreckung des Haltebereichs und der radiale Abstand des Anlagebereichs zu der Öffnung sind dabei identisch groß, so dass Kompressionskräfte der Spiralfeder, die von dieser auf das Stützelement übertragen werden, von dem Stützelement ausschließlich in Form von Druckkräften auf das Halteelement weiter übertragen werden. Das aus einem Kunststoffmaterial ausgebildete Stützelement wird somit ausschließlich Druckbelastungen ausgesetzt, während das aus Metall ausgebildete Halteteil die übertragenen Kräfte in Form von axialen Druckkräften, Scherspannungen und Drehmomenten auf den Dämpferkörper überträgt. Nachteilig an der beschriebenen Stützvorrichtung ist, dass ein großes, klobiges und somit schweres Halteelement benötigt wird, um von der Schraubenfeder ausgeübte Kräfte auf den Dämpferkörper zu übertragen.
DE 295 06 796 U1 beschreibt ein Federbein mit einem oberen, an der Fahrzeugkarosserie festgelegten Federteller aus einem Kunststoffmaterial. Der Federteller überträgt ausschließlich Druckkräfte zwischen Schraubenfeder und Fahrzeugkarosserie.
DE 299 23 896 U1 beschreibt eine Federeinrichtung ohne Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug, bei der ein ein Kunststoffmaterial umfassender Federteller an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist und ein erstes Ende einer Schraubenfeder aufnimmt. Der Federteller überträgt ausschließlich Druckkräfte zwischen Schraubenfeder und Fahrzeugkarosserie.
DE 10 2007 018 160 A1 beschreibt einen Lagerteller für eine Schraubenfeder eines Federbeins, der ein topfförmiges Teil aus Kunststoff umfasst, das zur Übertragung von Druckkräften zwischen einer Spiralfeder und der Fahrzeugkarosserie dient.
DE 40 21 314 A1 beschreibt einen Federteller für Federbeine an Kraftfahrzeugen für die Aufnahme von Schraubendruckfedern, der durch die Konstruktionsweise so gestaltet ist, dass er durch Wenden für verschiedene Schraubendruckfedern verwendet werden kann.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Stützvorrichtung zur Lagerung einer Schraubenfeder an einem Dämpferkörper anzugeben, die ein geringes Gewicht bei gleichzeitig ausreichender Stabilität zur zuverlässigen Lagerung der Schraubenfeder aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine eingangs genannte Stützvorrichtung dadurch gelöst, dass die Innenwand des Stützelements eine ringförmig umlaufende Nut aufweist, und dass das Halteelement in der ringförmig umlaufenden Nut aufgenommen ist.
Der Erfindung liegt also die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine mechanisch robuste und besonders leichte Stützvorrichtung dadurch geschaffen werden kann, dass ein insbesondere aus einem Metall ausgebildetes Halteelement verkleinert und insbesondere in seiner radialen Erstreckung verkürzt ausgebildet wird, wobei durch ein ein Kunststoffmaterial umfassendes Stützelement nicht nur Druckkräfte, sondern auch Biegekräfte und/oder Scherkräfte und/oder Drehmomente unmittelbar auf das Dämpfergehäuse übertragen werden. Die dadurch ermöglichte starke Reduzierung der Größe des Haltelements trägt dabei erheblich zu einer Verringerung des Gewichts der Stützvorrichtung bei. Eine Biegebeanspruchung des Stützelements ergibt sich insbesondere aus dem Abstand, den der Anlagebereich des Federelements in eine Richtung senkrecht zur Kraftrichtung, also im wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung des Federelements, zu einem Kraftableitungsbereich des Stützelements aufweist. Unter dem Anlagebereich im Sinne der Erfindung wird der Bereich verstanden, in dem eine Krafteinleitung von dem Federelement in das Stützelement erfolgt, insbesondere der Kontaktbereich zwischen Federelement und Stützelement. Analog wird unter dem Halterbereich der Bereich verstanden, in dem eine Krafteinleitung von dem Stützelement in das Halteelement erfolgt, insbesondere also der Kontaktbereich zwischen Stützelement und Halteelement. Eine Ableitung der Kraft erfolgt dabei insbesondere unmittelbar auf den Dämpferkörper entlang einer gemeinsamen Kontaktfläche sowie über den Haltebereich auf das Halteelement. Durch die relativ geringe Erstreckung des Halteelements in radialer Richtung werden in dieses insbesondere Druckkräfte in axialer Richtung des Federelements eingeleitet. Es versteht sich, dass die radiale Erstreckung des Haltebereichs insbesondere auch hinsichtlich der Wirksamkeit zur Kraftableitung zu bemessen ist, so dass insbesondere bei einer ungleichmäßigen äußeren Gestalt des Halteelements solche Bereiche des Halteelements, die für die Kraftableitung nicht wesentlich sind, unbeachtet bleiben können. Vorzugsweise weist das Halteelement jedoch insgesamt eine gleichmäßige, besonders bevorzugt sogar bezüglich des Dämpferkörpers symmetrische Gestalt auf. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Federelement zumindest eine Schraubenfeder, zumindest eine Blattfeder, zumindest eine Luftfeder, und/oder zumindest eine Elastomerfeder umfasst, ein Endabschnitt des Federelements in dem Anlagebereich abstützbar ist, das Stützelement vollständig aus wenigstens einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist, und/oder die Stützvorrichtung zur Lagerung eines Federelements an einem Dämpferkörper für ein Federbein eines Kraftfahrzeugs dient. Es versteht sich, dass hierzu jedes geeignete Kunststoffmaterial, aber auch eine Mischung aus verschiedenen Kunststoffmaterialien verwendet werden kann. Ebenso kann ein Mischmaterial, umfassend Kunststoff sowie weitere, insbesondere die mechanischen Eigenschaften günstig beeinflussende Materialien, verwendet werden. Vorzugsweise werden Kunststoffmaterialien mit bezüglich der Übertragung von Druckspannungen und/oder Scherspannungen optimierten Eigenschaften verwendet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Stützelement eine Rippenstruktur, insbesondere umfassend zumindest eine Rippe, vorzugsweise eine Vielzahl von über dem Umfang des Stützelements gleichmäßig verteilten Rippen, zur Übertragung von Kräften, insbesondere radialen Kräften und/oder Scherkräften, auf den Dämpferkörper auf. Die Rippen ermöglichen dabei eine zuverlässige Kraftübertragung auf den Dämpferkörper bei gleichzeitig weiterer Gewichtsreduktion durch die zwischen den Rippen freibleibenden Bereiche.
Erfindungsgemäß weist das Stützelement eine an den Dämpferkörper anlegbare Innenwand auf, sowie vorzugsweise eine den Dämpferkörper wenigstens abschnittsweise radiale umgreifende Außenwand auf, wobei insbesondere die Rippe zwischen der Innenwand und der Außenwand vorgesehen ist. Zweckmäßig ist der Anlagebereich des Stützelements für das Federelement in einem Bereich zwischen der Innenwand und der Außenwand ausgebildet, wobei insbesondere Scher- oder Biegekräfte mittels der Rippen zwischen Innenwand und Außenwand übertragbar sind. Es ist bevorzugt, dass das Stützelement wenigstens überwiegend Abschnitte gleicher Wandstärke aufweist, insbesondere aus Abschnitten gleicher Wandstärken besteht. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellbarkeit des Stützelements durch Spritzgießen, da durch gleichmäßige Wandstärken ein gleichmäßiges, rasches und spannungsfreies Abkühlen nach dem Spritzgießvorgang ermöglicht ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Stützelement in dem Anlagebereich ein Elastomermaterial und/oder Dämpferelement umfasst, insbesondere zur Anlage an das Federelement. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Ende des Federelements und dem Stützelement, was sowohl Verschleiß als auch eine Geräuschbildung mindert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist bzw. weisen das Stützelement, vorzugsweise in dem Anlagebereich, und/oder das Dämpfungselement eine Opferanode, insbesondere aus einem Zink umfassenden Material, auf. Vorteilhaft wird hierdurch Rostbildung, insbesondere an dem Federelement, wie einer Schraubenfeder, dauerhaft vermieden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Stützvorrichtung ist das Halteelement zumindest bereichsweise ringförmig ausgebildet. Insbesondere weist das Halteelement dabei eine gleichmäßige radiale Erstreckung rund um das Dämpfergehäuse herum auf, so dass Haltekräfte auf das Stützelement mit einer gleichmäßigen Druckverteilung ausgeübt werden.
Insbesondere bei einer stoffschlüssigen, kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung von Stützelement und Halteelement wird bei einer Erwärmung des Federbeins im Betrieb durch Reibungswärme durch eine gleichmäßige, vorzugsweise symmetrische Ausgestaltung des Halteelements und/oder des Stützelements günstigerweise eine möglichst gleichmäßige thermische Ausdehnung des Halteelements und/oder des Stützelements erreicht, was insbesondere bei der Verwendung von unterschiedlichen Herstellungsmaterialien für das Stützelement und das Halteelement mechanische Spannungen durch unterschiedliche thermische Ausdehnung zumindest reduziert und zu einer insgesamt hohen mechanischen Stabilität weiter beiträgt.
Vorzugsweise ist das Halteelement stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig an dem Stützelement aufgenommen. Unerwünschte Relativbewegungen zwischen Halteelement und Stützelement, die zu Verschleiß und/oder Geräuschbildung führen können, sind somit nicht möglich. Weiter ermöglicht dies eine Vereinfachung der Befestigung der Stützvorrichtung an dem Dämpferkörper, bei der ein getrenntes Befestigen des Halteelements und des Stützelements entfällt.
Vorzugsweise besteht das Halteelement aus einem Metall, insbesondere aus einem Stahl, und/oder umfasst ein Metall.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Halteelement in einer an den Dämpferkörper angrenzenden Wandung des Stützelements aufgenommen. Besonders bevorzugt ist die an den Dämpferkörper angrenzende Wandung eine Innenwand des Stützelements, die insbesondere mittels als Rippen ausgebildeter Abschnitte mit einer Außenwand des Stützelements verbunden sein kann. Die Innenwand dient dabei vorzugsweise sowohl einerseits zur Übertragung von in axialer Richtung des Dämpferkörpers wirkenden Druckkräften auf das Halteelement als auch andererseits zur Übertragung von insbesondere mittels der Rippen übermittelter Scherkräfte und/oder Zugspannungen und/oder Biegekräfte und/oder Querspannungen unmittelbar auf den Dämpferkörper selbst.
Weiter wird erfindungsgemäß ein Federbein bereitgestellt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Federelement, einen Dämpferkörper und eine erfindungsgemäße Stützvorrichtung zum Abstützen des Federelements an dem Dämpferkörper. Ein solches erfindungsgemäßes Federbein zeichnet sich durch ein gegenüber herkömmlichen Federbeinen reduziertes Gewicht, geringe Geräuschbildung im Betrieb und eine hohe Verschleißstabilität der Stützvorrichtung des Federelements aus. Das Federbein wird insbesondere an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs vorgesehen, also vorzugsweise zur Lagerung bzw. Abstützung eines Fahrzeugrads einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Dämpferkörper als Zylinder eines Schwingungsdämpfers ausgebildet ist.
Weiter ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Halteelement mittels eines Sprengrings an dem Dämpferkörper gehalten ist. Dies ermöglicht eine einfache, schnelle Positionierung der Stützvorrichtung an dem Dämpferkörper durch ein Anordnen des Sprengrings an dem Dämpferkörper und anschließendes Einbringen des Dämpferkörpers in die Stützvorrichtung, wobei zweckmäßig das Halteelement in axialer Spannungsrichtung der Schraubenfeder gegen den Sprengring gepresst wird. Zur Befestigung des Sprengrings an dem Dämpferkörper weist der Dämpferkörper vorzugsweise eine wenigstens abschnittsweise radial umlaufende Nut auf, in die der Sprengring in seiner fixierten Position eingreift. Weiter kann durch Vorsehen einer Mehrzahl von axial beabstandeten Nuten an dem Dämpferkörper für den Sprengring eine vereinfachte Verstellbarkeit der wirksamen Länge des Federbeins erreicht werden, in dem der die Position der Stützvorrichtung bestimmende Sprengring in den verschiedenen, zueinander in axialer Richtung beabstandeten Nuten festlegbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Stützelements für ein Federelement zur Verwendung in einem Federbein umfasst die Schritte Einbringen eines Halteelements in eine Formöffnung eines Spritzgießwerkzeugs und wenigstens teilweises Umspritzens des Halteelements mit einem Kunststoffmaterial zur Ausbildung des Stützelements. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt dabei die überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass ein mechanisch sehr stabiles, besonders einfach montierbares Stützelement mit besonders geringem Gewicht dadurch ausgebildet werden kann, dass ein insbesondere aus einem Metall gefertigtes Halteelement unlösbar, zumindest jedoch stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden mit einem aus Kunststoff hergestellten Stützelement ausgebildet wird. Das nach diesem Verfahren hergestellte Stützelement weist daneben den Vorteil auf, dass es zur Herstellung eines Federbeins in besonders einfacher Weise an einem Dämpferkörper eines Schwingungsdämpfers angebracht werden kann, ohne dass es einer separaten Montage von Halteteil und Stützelements bedarf. Weiter ist vorteilhaft, dass Halteteil und Stützelement unabhängig von einer Anbringung an einem Schwingungsdämpfer unverlierbar miteinander verbunden sind und so auf einfache Weise gemeinsam als Bauteil bereitgestellt werden können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erläutert ist.
Es zeigen
1 eine schematische Querschnittsansicht eines an einem Kraftfahrzeug montierten Federbeins, und
2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus 1, wobei insbesondere eine Stützvorrichtung zur Lagerung der Schraubenfeder des Federbeins zu sehen ist.
1 zeigt ein in einem Kraftfahrzeug montiertes Federbein 1, das einen Schwingungsdämpfer 2 und ein Federelement in Form einer Schraubenfeder 3 umfasst. Der Schwingungsdämpfer 2 umfasst einen im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildeten Dämpferkörper 4, einen in dem Dämpferkörper 4 bewegbar gelagerten Kolben 5 und eine mit dem Kolben 5 fest verbundene Kolbenstange 6. Der Kolben 5 und die Kolbenstange 6 sind gemeinsam relativ zu dem Dämpferkörper 4 verlagerbar, wobei eine Relativbewegung zwischen Kolben 5 und Dämpferkörper 4 durch ein in dem Schwingungsdämpfer 2 enthaltenes Fluid gedämpft wird. Die Kolbenstange 6 ist an ihrem von dem Kolben 5 abgewandten Ende an einem in 1 nur schematisch dargestellten Karosserieelement 7 gelagert. Der Dämpferkörper 4 weist an seinem von der Kolbenstange 6 abgewandten Ende einen in 1 ebenfalls nur schematisch dargestellten Anschluss 8 an eine Radaufhängung des Kraftfahrzeugs auf. Eine Relativbewegung zwischen dem angeschlossenen Fahrzeugrad und der Fahrzeugkarosserie wird daher durch den Schwingungsdämpfer 2 gedämpft.
Die Schraubenfeder 3 umschließt die Kolbenstange 6 und einen karosserieseitigen Teil des Dämpfergehäuses 4 und ist an ihrem der Karosserie 7 zugewandten Ende an einem karosseriefesten Teil abgestützt. Ein gegenüberliegender zweiter Endabschnitt der Schraubenfeder 3 ist an einer Stützvorrichtung 10 abgestützt, die an dem Dämpferkörper 4 des Schwingungsdämpfers 2 festgelegt ist.
Wie insbesondere in 2 gut zu erkennen ist, umfasst die Stützvorrichtung 10 ein aus einem Kunststoffmaterial ausgebildetes Stützelement 11, dass eine im wesentlichen ringförmige Grundgestalt mit einer zentralen Öffnung 9 aufweist, in der der Dämpferkörper 4 aufgenommen ist. Das Stützelement 11 weist eine Innenwand 12 auf, die dem Dämpferkörper 4 in nur geringem radialen Abstand ringförmig umschließt, sowie eine Außenwand 13, die den Dämpfungskörper 4 ebenfalls in einem der Innenwand 12 gegenüber größeren radialen Abstand ringförmig umschließt. Die Innenwand 12 und die Außenwand 13 sind durch einen der Schraubenfeder 3 zugewandten Steg 14 miteinander verbunden. Weiter sind die Innenwand 12 und die Außenwand 13 durch eine Anzahl von Rippen 15 verbunden, die unterhalb des Stegs 14 die Innenwand 12, die Außenwand 13 und den Steg 14 miteinander verbinden. Die der Fahrzeugkarosserie 7 zugewandte Seite des Stegs 14 bildet einen Anlagebereich A für den Endbereich der Schraubenfeder 3, wobei der Anlagebereich durch Fortsetzungen der Innenwand 12 und der Außenwand 13 in seiner radialen Erstreckung begrenzt wird. In dem Anlagebereich ist auf das Stützelement 11 ein aus einem Elastormermaterial, insbesondere einem elastischen Polymermaterial bestehendes Dämpfungselement 16 aufgebracht. Das Dämpfungselement 16 dient der Dämpfung von Relativbewegungen zwischen der Schraubenfeder 3 und dem Stützelement 11. Ferner ist auf dem Dämpfungselement 16 im Anlagebereich eine Opferanode 17 aus Zink vorgesehen, die ein Rosten der Schraubenfeder 3 dauerhaft verhindert. Wie insbesondere in 2 gut zu erkennen ist, weist das Stützelement 11 in Richtung der axialen Erstreckung des Schwingungsdämpfers 2 eine wendelartige Steigung auf, die der Steigung der Schraubenfeder 3 entspricht, so dass der Endbereich der Schraubenfeder 3 in einem gesamten den Dämpfungskörper 4 radial umschließenden Bereich anliegt.
Die Innenwand 12 des Stützelements 11 weist an ihrer dem Dämpferkörper 4 zugewandten Fläche eine ringförmig umlaufende Nut auf, in der in einem Haltebereich B ein ringförmiges, aus Stahl hergestelltes Halteelement 18 stoff- und formschlüssig aufgenommen ist. Der Dämpferkörper 4 weist in diesem Bereich an seiner Außenfläche ebenfalls eine ringförmig umlaufende Nut auf, in die ein Sprengring 19 eingesetzt ist. Das Halteelement 18 liegt auf dem Sprengring 19 auf, wobei der Innendurchmesser des Halteelements 18 und der Außendurchmesser des Sprengrings 19 derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Halteelement 18 den Sprengring 19 in axialer Richtung des Dämpferkörpers 4 nicht passieren kann. Das Halteelement 18 und das Stützelement 11 sind somit an dem Dämpferkörper 4 festgelegt, da eine Bewegung des Halteelements 18 in eine axiale Richtung weg von dem Sprengring 19 durch die Schraubenfeder 3 verhindert wird.
Wie in 2 durch einen Pfeil 20 symbolisch dargestellt ist, wirkt die Schraubenfeder 3 eine in axialer Richtung des Schwingungsdämpfers 2 wirkende Druckkraft auf das Stützelement 11 aus. Aufgabe der Stützvorrichtung 10 ist es dabei, diese Druckkraft auf den Dämpferkörper 4 zu übertragen und die Schraubenfeder 3 somit an dem Dämpferkörper 4 abzustützen. Wie in 2 durch den weiteren Pfeil 21 dargestellt ist, weist der die Schraubenfeder 3 abstützende Anlagebereich einen radialen Abstand C zu der Außenfläche des Dämpferkörpers 4 auf. Dies bewirkt, dass die auf das Stützelement 11 einwirkende Kraft 20 nicht als reine Druckkraft auf den Dämpferkörper 4 übertragen wird, sondern dass zusätzlich ein Drehmoment ausgeübt wird, das als Scherspannung durch das Stützelement 11 hindurch auf den Dämpferkörper 4 zu übertragen ist. Diese Übertragung der Scherspannung erfolgt bei der Stützvorrichtung 10 insbesondere durch die Rippen 15, welche die ausgeübte Kraft 20 von der Außenwand 13 auf die Innenwand 12 und von dieser auf den Dämpferkörper 4 übertragen. Eine Krafteinwirkung des Stützelements 11 auf das Halteelement 18 erfolgt hingegen zumindest überwiegend nur als Druckkraft in axialer Richtung des Schwingungsdämpfers 2.
Das Stützelement 11 weist durch die Ausbildung aus einem Kunststoffmaterial und durch die Ausbildung von Hohlräumen zwischen den Rippen 15 ein besonders niedriges Gewicht auf, wobei gleichzeitig eine große Stabilität hinsichtlich der durch die Schraubenfeder 3 ausgeübten Druck- und Scherspannungen gegeben ist. Gegenüber einer herkömmlichen Stützvorrichtung mit einem sich über den gesamten Anlagebereich radial erstreckenden Haltebereich ist somit eine Stützvorrichtung zur Abstützung der Schraubenfeder 3 an dem Schwingungsdämpfer 2 mit wesentlich verringertem Gesamtgewicht erreicht.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen und auch in den Figuren dargestellten und beschriebenen Merkmale können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
Bezugszeichenliste

1: Federbein
2: Schwingungsdämpfer
3: Schraubenfeder
4: Dampferkörper
5: Kolben
6: Kolbenstange
7: Karosserieelement
8: Anschluss
9: Öffnung
10: Stützvorrichtung
11: Stützelement
12: Innenwand
13: Außenwand
14: Steg
15: Rippen
16: Dämpfungselement
17: Opferanode
18: Halteelement
19: Sprengring
20: Pfeil (Druckkraft)
21: Pfeil
A: Anlagebereich
B: Haltebereich
C: Abstand

Claims

Stützvorrichtung zur Lagerung eines Federelements (3) an einem Dämpferkörper (4), umfassend ein Stützelement (11) mit einer Öffnung (9) zur Aufnahme des Dämpferkörpers (4), einer an den Dämpferkörper (4) anlegbare Innenwand (12), einem Anlagebereich (A) zur Abstützung des Federelements (3) und einem Haltebereich (B) zur Abstützung des Stützelements (11) an einem Halteelement (18), wobei das Stützelement (11) ein Kunststoffmaterial umfasst und mittels des Halteelements (18) an dem Dämpferkörper (4) positionierbar ist, der Anlagebereich (A) einen radialen Abstand (C) zu der Öffnung (9) aufweist, der Haltebereich (B) eine radiale Erstreckung weg von der Öffnung (9) aufweist und der radiale Abstand (C) des Anlagebereichs (A) zu der Öffnung (9) größer ist als die radiale Erstreckung des Haltebereichs (B), dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (12) des Stützelements (11) eine ringförmig umlaufende Nut aufweist, und dass das Halteelement (18) in der ringförmig umlaufenden Nut aufgenommen ist.
Stützvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement zumindest eine Schraubenfeder (3), zumindest eine Blattfeder, zumindest eine Luftfeder, und/oder zumindest eine Elastomerfeder umfasst, ein Endabschnitt des Federelements in dem Anlagebereich abstützbar ist, das Stützelement (11) vollständig aus wenigstens einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist und/oder die Stützvorrichtung zur Lagerung eines Federelements (3) an einem Dämpferkörper (4) für ein Federbein (1) eines Kraftfahrzeugs dient.
Stützvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (11) eine Rippenstruktur zur Übertragung von Kräften auf den Dämpferkörper (4) aufweist.
Stützvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (11) eine den Dämpferkörper (4) wenigstens abschnittsweise radial umgreifende Außenwand (13) aufweist.
Stützvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenstruktur ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Rippenstrukturen mit zumindest einer Rippe (15), Rippenstrukturen mit einer Vielzahl von über dem Umfang des Stützelements gleichmäßig verteilten Rippen (15), Rippenstrukturen zur Übertragung von radialen Kräften und/oder Scherkräften auf den Dämpferkörper (4) und Vorsehen der Rippe (15) zwischen der Innenwand (12) und der Außenwand (13).
Stützvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (11) wenigstens überwiegend Abschnitte gleicher Wandstärke aufweist.
Stützvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (11) in dem Anlagebereich (A) ein Elastomermaterial und/oder Dämpferelement (16) umfasst.
Stützvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (11) und/oder das Dämpferelement (16) eine Opferanode (17) aufweist bzw. aufweisen.
Stützvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferanode (17) aus einem Zink umfassenden Material ausgebildet ist.
Stützvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (11) ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend ein Stützelement (11), das aus Abschnitten gleicher Wandstärke besteht, ein Stützelement (11), das in dem Anlagebereich (A) das Elastomermaterial und/oder Dämpferelement (16) zur Anlage an das Federelement (3) umfasst und ein Stützelement (11), das in dem Anlagebereich (A) die Opferanode (17) aufweist.
Stützvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (18) zumindest bereichsweise ringförmig ausgebildet ist.
Stützvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (18) stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig an dem Stützelement (11) aufgenommen ist.
Stützvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (18) aus einem Metall ausgebildet ist, aus einem Stahl ausgebildet ist und/oder ein Metall umfasst.
Federbein für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Federelement (3), einen Dämpferkörper (4) und eine Stützvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Abstützen des Federelements (3) an dem Dämpferkörper (4).
Federbein nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpferkörper (4) als Zylinder eines Schwingungsdämpfers (2) ausgebildet ist.
Federbein nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (18) mittels eines Sprengrings (19) an dem Dämpferkörper (4) gehalten ist.
Verfahren zum Herstellen eines Stützelements (11) für ein Federelement (3) zur Verwendung in einer Stützvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, und/oder einem Federbein (1), nach einem der Ansprüche 14 bis 16, umfassend die Schritte Einbringen eines Halteelements (18) in eine Formöffnung eines Spritzgießwerkzeugs, und wenigstens teilweises Umspritzen des Halteelements (18) mit einem Kunststoffmaterial zur Ausbildung des Stützelements (11).