DE10223029A1 - Verdrehungsfeste und verschiebungsfeste Vorrichtung für ein Federungssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine verdrehungsfeste und verschiebungsfeste Vorrichtung für ein Federungssystem, das eine schraubenförmige Feder 2 und mindestens einen Auflageteller 1 für die Endwindung 4 der schraubenförmigen Feder 2 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflageteller 1 umfasst: DOLLAR A - eine mindestens teilumfängliche Schulter 7, auf der ein erster Bereich 4A der Endwindung 4 gelagert werden kann, und DOLLAR A - mindestens einen mindestens teilumfänglichen Rillenabschnitt 9 in V-Form, der einen Winkel definiert, der zwischen 15 DEG und 135 DEG liegt, und die Blockierung radial und in Drehrichtung eines zweiten Bereiches 4B der Endwindung 4 sicherstellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verdrehungsfeste und verschiebungsfeste Vorrichtung für ein Federungssystem, das eine schraubenförmige Feder und mindestens einen Auflageteller für die Endwindung der Feder umfasst.

Die vorliegende Erfindung wird hauptsächlich, allerdings nicht ausschließlich, im Kraftfahrzeugwesen angewendet.

Es ist offensichtlich, dass die Bauelemente von Federungs­ systemen unterschiedlichen Kräften sowohl in der Amplitude als auch in der Intensität unterliegen. Es ist daher wünschens­ wert, dass die Auflageflächen der Teller eine Geometrie auf­ weisen, die es gestattet, dass die Federungssysteme unter­ schiedlichen Belastungen standhalten können, ohne dass ihre Wirksamkeit und die Fahrzeugsicherheit in Mitleidenschaft ge­ zogen werden.

Ganz allgemein weist die Feder, um das Federungssystem zu op­ timieren, sehr punktuelle Kontaktstellen auf ihren Auflage­ tellern auf, wodurch eine Verschiebung in Bezug auf die End­ windungen der Feder im Verhältnis zu ihren Auflagen hervor­ gerufen werden kann.

Durch diese Verschiebung kann das Federungssystem, vor allem durch Reibung, geschwächt werden. Dies kann unter Umständen vorzeitigen Verschleiß hervorrufen und einen teilweisen Bruch des Federungssystems und die Gefahr von Unfällen mit sich bringen.

Weil in den Federungssystemen die Federn und Teller im allge­ meinen außerdem aus einem metallischen Material hergestellt sind, gehen mit ihren gegenseitigen Kontakten sonore Vibratio­ nen oder Knirschgeräusche einher, die den Fahrkomfort stören und vorzeitigen Verschleiß der Federungssysteme beschleunigen.

Deshalb besteht ein tatsächlicher Bedarf an verbessertem Zu­ sammenwirken zwischen der Endwindung der Feder und dem Aufla­ geteller, um eine Verschiebung der Endwindung zu verhindern oder zumindest einzugrenzen, wobei die sehr punktuellen Kon­ taktpunkte beibehalten werden.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist die verdrehungsfeste und ver­ schiebungsfeste Vorrichtung nach der Erfindung für ein Fede­ rungssystem, das eine schraubenförmige Feder und mindestens einen Auflageteller für die Endwindung der Feder umfasst, da­ durch gekennzeichnet, dass der Teller umfasst:

• - eine zumindest teilumfängliche Schulter, auf der ein erster Bereich der Endwindung gelagert werden kann, und
• - mindestens einen mindestens teilumfänglichen Rillenabschnitt in V-Form, der einen Winkel (α), der zwischen 15° und 135° liegt, definiert und die Blockierung eines zweiten Bereiches der Endwindung radial und in Drehrichtung sicherstellt.

Einer der Vorteile liegt hier in der Tatsache, dass eine Dre­ hung begrenzt wird, ja sogar ausgeschaltet wird, weil minde­ stens ein Rillenabschnitt einen Bereich der Endwindung bloc­ kiert. Diese Blockierung trägt dazu bei, dass die sonoren Vi­ brationen oder andere Schwingungen, die den Fahrkomfort beein­ trächtigen, begrenzt werden und die Lebensdauer des Federungs­ systems verlängert wird.

Der vorliegende Auflageteller weist gegenüber bekannten Tel­ lern Vorteile auf, weil dieser die relativen Verschiebungen der Endwindung im Verhältnis zu dem Auflageteller begrenzt, ja sogar ausschließt. Die Verkeilung oder Blockierung der Endwin­ dung auf ihrem Auflageteller verbessert den Fahrkomfort und begrenzt den Verschleiß der Bestandteile des Federungssystems und schützt die anderen Teile in der Umgebung, die von den Schwingungen des Federungssystems beeinflusst werden können.

Die V-Anordnung eines Rillenabschnittes des Auflagetellers ist vorteilhaft, weil ein solches V-Profil nur zwei gegenüberlie­ gende, auseinandergehende Flächen aufweist, auf denen die End­ windung zum Aufliegen kommt, aber die trotzdem einen Bereich der Endwindung axial zurückhalten und radial und in Drehrich­ tung blockieren können.

So wird eine einfache Ausführungsform hinsichtlich des Her­ stellungsverfahrens erzielt. Tatsächlich kann ein Rillenab­ schnitt in V-Form beispielsweise durch einen einfachen Biege­ vorgang hergestellt werden.

Außerdem werden die Kräfte, die von der Endwindung auf den Auflageteller ausgeübt werden, vorteilhaft zwischen diesen beiden Flächen verteilt, wenn die Rille in V-Form ausgestaltet ist.

Tatsächlich ist die V-Öffnung vorzugsweise an den Durchmesser der Federwindungen angepasst. Danach, wie der V-Winkel sorg­ fältig ausgewählt wird, um die Windung dazwischen einzuklem­ men, liegt letztere mit zwei Mantellinien auf den zwei V- Flanken des Auflagetellers, wodurch starke Reibung erzeugt wird, durch die die Windung eingeklemmt werden kann. Diese Reibung und von daher das Einklemmen der Windung werden durch den vertikalen Druck der Feder auf den Federteller und durch die Tatsache, dass die Windung gekrümmt ist, verstärkt.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, dass eine Rille in V-Form verschiedene Querschnitte an schraubenförmigen Feder­ windungen aufnehmen kann.

Nach einem anderen Kennzeichen der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Bereich der Endwindung axial in der Rille festgehalten werden kann.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der Tatsache, dass wegen des axialen Rückhaltens des Bereiches der Endwindung in der Rille, die Qualität und Wirksamkeit der Blockierung noch wei­ ter verbessert werden. Dieses schlägt sich in Verminderung von sonoren Schwingungen und daher des Verschleißes der Bestand­ teile des Systems nieder.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Teller mehrere Rillenabschnitte, die eine mehrfache Blockie­ rung von mehreren entsprechenden Bereichen einer Endwindung sicherstellen.

Mehrfache Blockierung ist vorteilhaft, weil sie ermöglicht, die Rillenabschnitte an die spezifischen Verschleißbedingungen einer jeweiligen Rille anzupassen, das heißt, dass eine genaue Geometrie und eine besondere Beschichtung in Abhängigkeit der vorgekommenen Belastungen eines jeweiligen Rillenabschnittes gewählt werden können. Diese Anordnung ermöglicht, die verdre­ hungsfeste, verschiebungsfeste und schwingungshemmende Eigen­ schaft der vorliegenden Erfindung noch weiter zu verbessern.

Nach einem anderen Kennzeichen weist der Rillenabschnitt einen Winkelbereich zwischen 0 und 360° auf.

Nach einer anderen Ausführungsform umfasst der Teller eine mittlere, dreieckige Wand, die die Funktion einer Verbin­ dungsversteifung zwischen mindestens einem Rillenabschnitt und einer Schulter hat.

Diese Anordnung ist vorteilhaft, weil eine Materialeinsparung im Verhältnis zu einer mittleren, scheibenförmigen Wand statt­ findet.

Nach einer anderen Ausführungsvariante ist mindestens ein Be­ reich des Tellers und/oder der Feder mit einem schalliso­ lierenden Material beschichtet.

Der Vorteil liegt hier in der Tatsache, dass eine solche Be­ schichtung zusätzlich dazu beiträgt, den Verschleiß und die sonoren Vibrationen zu reduzieren, die aus der Reibung der me­ tallischen Flächen beim Kontakt resultieren würden.

Die Verwendung eines geeigneten Materials kann ebenfalls die verdrehungsfeste und verschiebungsfeste Eigenschaft der Vor­ richtung der vorliegenden Erfindung verbessern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Fede­ rungssystems gemäß der Erfindung, das eine schrauben­ förmige Feder und einen Auflageteller umfaßt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Auflageteller der Ausfüh­ rungsform in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsvariante eines Auf­ lagetellers gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines Auflagetellers gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Teilansicht im Schnitt eines Rillenabschnittes nach einer anderen Ausführungsvariante.

Das in Fig. 1 dargestellte Federungssystem besteht haupt­ sächlich aus einer schraubenförmigen Feder 2 und einem Aufla­ geteller 1, der mit dem Stoßdämpferschaft (nicht dargestellt) verbunden wird. Die Neigung γ des Tellers erlaubt gegebenen­ falls die Angriffslinie der Feder auszurichten, um die Reibun­ gen in der Federung zu vermindern. Diese Neigung γ liegt im allgemeinen zwischen 1° und 15°.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Auflageteller umfasst eine kreisrunde Form mit einer teilumfänglichen Schulter 7 und einen ebenfalls teilumfänglichen Rillenabschnitt 9. Der Ril­ lenabschnitt β weist einen V-förmigen Querschnitt auf.

Dieser V-förmige Rillenabschnitt 9 wird auf der Innenseite von zwei seitlichen, gegenüberliegenden Flächen 6 und 8 begrenzt. Die radial innenseitige V-Fläche 6 erstreckt sich in der axia­ len Richtung und bildet mit der radial außenseitigen Fläche 8 einen Öffnungswinkel α, der zwischen 15° und 135° liegt.

Der Umfangswinkelbereich des Rillenabschnittes 9 ist durch ei­ nen Winkel β definiert, der zwischen 0 und 360° liegt.

Der dargestellte Auflageteller 1 ist ein unterer Auflage­ teller. Die vorliegende Erfindung ist allerdings nicht auf un­ tere Auflageteller begrenzt und ist vorgesehen, um ebenfalls auf obere Auflageteller angewendet zu werden.

Der Auflageteller weist eine mittlere Wand 5 auf. Diese wird in den Fig. 1 bis 3 in Form einer vollen Scheibe darge­ stellt; ungeachtet dessen kann diese eine andere Form, wie beispielsweise eine dreieckige Form, aufweisen.

Dieser Teller nimmt auf seinem Umfang die untere Endwindung 4 der schraubenförmigen Feder 2 auf. Auf der teilumfänglichen Schulter 7 lagert ein erster Bereich 4A der Endwindung 4, und ein teilumfänglicher Rillenabschnitt 9 stellt die radiale Blockierung eines zweiten Bereiches 4B der Endwindung 4 si­ cher.

Die V-Öffnung des Rillenabschnittes 9 ist vorzugsweise auf den Durchmesser der Federwindungen abgestimmt. Danach, wie der V- Winkel sorgfältig ausgewählt wird, um den zweiten Bereich 4B der unteren Endwindung 4 der spiralförmigen Feder 2 darin ein­ zuklemmen, liegt dieser letzte Bereich 4B mit zwei Mantellini­ en auf den zwei V-Flanken des Auflagetellers 1 in den Zonen 6B und 8B auf, wodurch starke Reibung erzeugt wird, durch die der zweite Bereich 4B der Endwindung 4 eingeklemmt werden kann. Diese Reibung und daher das Einklemmen des zweiten Bereiches 4B der Endwindung 4 werden durch den vertikalen Druck der schraubenförmigen Feder auf den Auflageteller 1 und duch die Tatsache, dass die Windung gekrümmt ist, verstärkt.

Fig. 3 stellt eine andere Ausführungsform dar, die einen Auf­ lageteller 11 umfasst, der zwei teilumfängliche Rillenab­ schnitte 19 und 29 aufweist, die die radiale Blockierung von zwei Bereichen der Endwindung sicherstellen. Auf die deiche Weise wie der Teller 1 eine mindestens teilumfängliche Schul­ ter 7 aufweist, umfasst der Teller 11 außerdem eine ähnliche Schulter 17.

Die Ausführungsform der Fig. 3 ist insbesondere interessant, weil sie es ermöglicht, die Geometrie der Rillenabschnitte und/oder der Schulter anzupassen, um auf optimale Weise den Anforderungen eines gegebenen Kräftesystems zu entsprechen.

Die Bestandteile, die geeignet sind, angepasst zu werden, um­ fassen hauptsächlich jeweils den Umfangswinkelbereich β des Rillenabschnittes, den Öffnungswinkel α der V-Rille und die Materialien, die für die jeweiligen Abschnitte verwendet wer­ den.

Fig. 4 zeigt noch eine andere Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Teller 41 eine mittlere im wesentlichen dreiec­ kige Wand 45 aufweist.

Diese Anordnung ist auf Grund der Tatsache interessant, dass eine mittlere dreieckige Wand eine große Materialeinsparung im Vergleich zu einer mittleren scheibenförmigen Wand darstellt.

Die mittlere dreieckige Wand 45 ist an den Ecken abgerundet, wodurch an dem Umfang der mittleren dreieckigen Wand Rillenab­ schnitte und/oder Schultern angeordnet werden können, die die Auflageflächen für die untere Endwindung 4 ausbilden können.

Die Wand 45 bildet somit eine Verbindungsversteifung zwischen den Rillenabschnitten 39 und 49 und der Schulter 47, die teil­ umfänglich in den abgerundeten Ecken des Dreiecks angeordnet sind.

Die Rillenabschnitte 39 und 49 und die Schulter 47 weisen ähn­ liche Eigenschaften auf wie die vorstehend beschriebenen Ril­ lenabschnitte und Schultern.

Die Rillenabschnitte 39 und 49 können vor allem die radiale Blockierung von entsprechenden Bereichen der unteren Endwin­ dung sicherstellen. Außerdem kann auf der Schulter 47 ein ent­ sprechender Bereich der Endwindung gelagert werden.

Die mittlere, dreieckige Wand 45 weist eine volle Fläche auf.

Wenn Materialeinsparung ein wichtiger Punkt ist, kann es den­ noch insbesondere interessant sein, dass die mittlere dreiec­ kige Wand eine Aussparung 40 aufweist.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, in welcher ein Ril­ lenabschnitt 59 eines vorgenannten Auflagetellers mit einer Beschichtung aus schallisolierendem Material 3 überzogen ist. Das schallisolierende Material kann beispielsweise ein Poly­ mer, wie ein Elastomer und gegebenenfalls ein Verbundmaterial sein.

Die V-Öffnung des Rillenabschnittes 59 ist vorzugsweise auf den Durchmesser der Federwindungen angepasst. Danach, wie der V-Winkel sorgfältig ausgewählt wird, um den zweiten Bereich 4B der unteren Endwindung der spiralförmigen Feder darin einzu­ klemmen, liegt dieser letzte Bereich 4B mit zwei Nantellinien auf den zwei V-Flanken des Auflagetellers mittels dieses schallisolierenden Materials 3 in den Zonen 6B und 8B dieser Flanken auf, wodurch starke Reibung erzeugt wird, durch die der zweite Bereich 4B der Endwindung eingeklemmt werden kann.

Im allgemeinen ist das Ende der Endwindung gegen Drehung durch einen querliegenden Anschlag (nicht dargestellt) begrenzt, der mit dem Auflageteller verbunden ist.

Die Stellung dieses Anschlages wird in Abhängigkeit der Feder­ geometrie bestimmt (insbesondere durch die Anzahl der Windun­ gen), der Ausrichtung der Angriffslinie und des Winkelberei­ ches der V-Rille.

Claims (6)

1. Verdrehungsfeste und verschiebungsfeste Vorrichtung für ein Federungssystem, das eine schraubenförmige Feder (2) und mindestens einen Auflageteller (1, 11, 41) für die Endwindung (4) der schraubenförmigen Feder (2) umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auflageteller (1, 11, 41) umfasst:

• - eine mindestens teilumfängliche Schulter (7, 17, 47), auf der ein erster Bereich (4A) der Endwindung (4) gela­ gert werden kann, und
• - mindestens einen mindestens teilumfänglichen Rillenab­ schnitt (9, 19, 29, 39, 49, 59) in V-Form, der einen Win­ kel (α) definiert, der zwischen 15° und 135° liegt, und die Blockierung radial und in Drehrichtung eines zweiten Bereiches (4B) der Endwindung (4) sicherstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (4B) der Endwindung axial in der Rille (9, 19, 29, 39, 49, 59) festgehalten werden kann.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller (11) mehrere Rillenabschnitte (19, 29; 39, 49) aufweist, die die mehrfache Blockierung mehrerer ent­ sprechender Bereiche einer Endwindung (4) sicherstellen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rillenabschnitt (9; 19, 29; 39, 49; 59) einen Winkelbereich (β), der zwischen 0 und 360° liegt, auf­ weist.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller (41) eine mittlere dreieckige Wand (45) aufweist, die eine Funktion einer Verbindungsversteifung zwischen mindestens einem Rillenabschnitt (39, 49) und ei­ ner Schulter (47) hat.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Tellers (1, 11, 41) und/oder der Feder (2) mit einer Beschichtung (3) aus schallisolie­ rendem Material überzogen ist.