DE10359729A1 - Vehicle spring or strut with additional spring - Google Patents
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Abstract
Eine Feder (6) mit einem integrierten Stoßdämpfer (4) weist einen als Zusatzfeder (8) ausgebildeten Druckanschlag auf. Die Zusatzfeder (8) besteht aus der eigentlichen Zusatzfeder (8a) aus gummielastischem Material, einer Armatur zur Aufnahme des Sockels der Zusatzfeder und einer Prallfläche (30) an dem der Armatur abstandsvariabel gegenüberliegenden Teil (10) der Feder (6) bzw. der Feder/Dämpfer-Anordnung (4/6). DOLLAR A Zur Vermeidung der durch Querkräfte hervorgerufenen Verschlechterung des Gleichgewichtes der Federkräfte ist die Zusatzfeder (8) dermaßen nicht-rotationssymmetrisch ausgeführt und/oder exzentrisch zur Mittelachse (34) angeordnet, dass sie durch nicht-rotationssymmetrische Verformung eine resultierende Kraftrichtung produziert, die der zum Querkraftausgleich erforderlichen Kraftrichtung optimaler entspricht. DOLLAR A Vorzugsweise ist die Zusatzfeder (8) in einem Zusatzfedertopf (36) "gekammert", wobei der Zusatzfedertopf (36) ortsfest dem der Armatur abstandsvariabel gegenüberliegenden Teil (10) zugeordnet ist. DOLLAR A Zur Beeinflussung der Federkennlinie und der Richtung der Kraftwirkungslinie kann die Konturierung des Zusatzfedertopfes (36) und/oder die Formgebung seiner Aufnahmeflächen entsprechend ausgebildet sein.A spring (6) with an integrated shock absorber (4) has a pressure stop designed as an additional spring (8). The additional spring (8) consists of the actual additional spring (8a) made of rubber-elastic material, a fitting for receiving the base of the auxiliary spring and a baffle (30) on the valve of the fitting distance variable part (10) of the spring (6) or the spring / Damper assembly (4/6). DOLLAR A To avoid the induced by lateral forces deterioration of the balance of the spring forces the auxiliary spring (8) is so non-rotationally symmetrical and / or eccentric to the central axis (34) arranged that it produces a resultant force direction by non-rotationally symmetrical deformation, the Transverse force compensation required force direction optimally corresponds. DOLLAR A Preferably, the auxiliary spring (8) in a Zusatzfedertopf (36) is "chambered", wherein the additional spring pot (36) is associated fixed to the distance-variable opposite part (10). DOLLAR A To influence the spring characteristic and the direction of the force of action line, the contouring of the additional spring pot (36) and / or the shape of its receiving surfaces can be designed accordingly.
Description
Die Erfindung betrifft eine Feder mit einem integrierten Stoßdämpfer, insbesondere zur Abstützung der Aufbauten eines Kraftfahrzeuges. Gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weist die Feder bzw. das Federbein einen als Zusatzfeder ausgebildeten Druckanschlag auf. Die Zusatzfeder besteht aus der eigentlichen Zusatzfeder aus gummielastischem Material (z. B. zelliges Polyurethan-Elastomer), einer Armatur (Aufnahme, Aufnahmetopf) zur Aufnahme des Sockels der Zusatzfeder und einer Prallfläche an dem der Armatur abstandsvariabel gegenüberliegenden Teil der Feder bzw. des Federbeins.The The invention relates to a spring with an integrated shock absorber, in particular for support the superstructures of a motor vehicle. According to the preamble of the claim 1, the spring or the shock absorber designed as an additional spring Pressure stop on. The additional spring consists of the actual Additional spring made of rubber-elastic material (eg cellular polyurethane elastomer), a fitting (receptacle, pot) for receiving the base the additional spring and a baffle on the fitting distance variable opposite Part of the spring or strut.
Stand der TechnikState of the art
1.) Rotationssymmetrische Federn bzw. Federbeine, jeweils mit Zusatzfeder1.) rotationally symmetric Springs or struts, each with additional spring
Je nach Auslegung dient eine Zusatzfeder nur als Anschlagpuffer zur Begrenzung des Einfederungsweges oder als echte Zusatzfeder, mit deren Hilfe die Federkennlinie des Federbeines über einen größeren Bereich beeinflusst wird. Bei einer üblicherweise rotationssymmetrischen Zusatzfeder, die konzentrisch zum Dämpfer angeordnet ist, liegt deren Kraftwirkungslinie auf der Mittelachse des Dämpfers und erzeugt somit eine rein axiale Kraft in Dämpferlängsrichtung.ever according to design an additional spring serves only as a stop buffer for Limiting the compression stroke or as a genuine additional spring, with their help the spring characteristic of the strut over a larger area being affected. At one usually rotationally symmetrical auxiliary spring arranged concentrically to the damper is their force line of action on the center axis of the damper and thus generates a purely axial force in the damper longitudinal direction.
Solche
als Zusatzfedern ausgebildeten Druckanschläge bzw. Anschlagpuffer sind
z. B. aus der
2.) Querkräfte an Federn bzw. Federbeinen ohne Zusatzfeder2.) lateral forces on springs or spring struts without additional spring
Bei radführenden Federbeinen treten auf Grund der Bauart und der speziellen Kinematik der Achse im Dichtungspaket des Dämpfers hohe Kräfte in Querrichtung (Querkräfte) zur Dämpfer-Mittelachse hin auf. Werden diese Querkräfte nicht durch geeignete Maßnahmen kompensiert, verschlechtert sich der Federungskomfort des Federbeines erheblich und die Lebensdauer des Dichtungspaketes im Dämpfer wird deutlich reduziert.at wheel-guiding Struts occur due to the design and the special kinematics the axle in the sealing package of the damper high forces in the transverse direction (Transverse forces) to the damper center axis towards. Will these shear forces not by appropriate measures Compensated, the suspension comfort of the strut deteriorates considerably and the life of the seal package in the damper is significantly reduced.
Grundsätzlich können diese Querkräfte reduziert werden, indem die Kraftwirkungslinie der Tragfeder des Federbeines in einem bestimmten, sich aus der Konstruktion der Achse ergebenden Winkel schräg gestellt wird. Je nach Konstruktion und Kinematik der Achse und Art und Anordnung der Tragfeder wird die Querkraft über einen mehr oder weniger großen Federweg kompensiert. Ist die Tragfeder als Stahlfeder ausgeführt, gelingt die Kompensation in der Regel nur in der Konstruktionslage des Federbeines. Bei Luftfedern besteht die Möglichkeit, durch bestimmte Maßnahmen die Kompensation über einen verhältnismäßig großen Bereich des Federweges konstant auf niedrigem Niveau zu halten.Basically, these can transverse forces be reduced by the force line of action of the suspension spring of Suspension strut in a particular, arising from the construction of the axle resulting angle at an angle is provided. Depending on the construction and kinematics of the axle and Type and arrangement of the suspension spring is the lateral force over a more or less large Travel compensated. If the suspension spring is designed as a steel spring, succeed Compensation usually only in the design position of the strut. With air springs there is the possibility through certain measures the compensation over a relatively large area to keep the spring travel constant at a low level.
3.) Querkräfte an Federn bzw. Federbeinen mit Zusatzfeder3.) lateral forces on springs or spring struts with additional spring
Wenn die Zusatzfeder eines McPherson-Federbeines in Eingriff gerät, dann verschlechtert sie je nach Applikation zum Teil massiv den Querkraftausgleich, der gewöhnlich zur Komfortoptimierung mit der Hauptfeder realisiert wird. Dieses Phänomen wurde bisher ignoriert. Möglicherweise wurde bisher der Aufwand gescheut oder der zu erwartende Nutzen wurde als unverhältnismäßig klein eingestuft. Jedenfalls wurde bisher keine taugliche Lösung bekannt.If the auxiliary spring of a McPherson strut engages, then Depending on the application, it sometimes severely worsens the lateral force compensation, usually To optimize comfort with the main spring is realized. This Phenomenon became so far ignored. possibly So far the effort was spared or the expected benefit was considered disproportionately small classified. In any case, no suitable solution has been known so far.
Wenn
in einem mit Zusatzfeder ausgestatteten Federbein die Zusatzfeder
gegen den Dämpfer
in Eingriff gerät,
dann baut sie progressiv große
Kräfte auf,
die in Richtung Dämpferachse
wirken. Zum Querkraftausgleich wird jedoch eine Kraftrichtung, wie
sie z. B. in der Offenlegungsschrift
Diese Kraftrichtung kann z. B. durch Drehung der Federrichtung um eine Achse senkrecht zur Bewegungsebene sowie durch seitlichen Versatz der Feder oder durch Querkomponenten (realisiert durch elastische Anschläge) vorwiegend in Design-Einbaulage des Federbeins realisiert werden. Dieses subtile Gleichgewicht wird empfindlich gestört, wenn die großen Zusatzfederkräfte in einer nicht erwünschten Richtung, z. B. in Richtung der Dämpfer-Mittelachse, zu wirken beginnen.These Force direction can z. B. by rotation of the spring direction to a Axis perpendicular to the plane of movement and by lateral offset the spring or by transverse components (realized by elastic Attacks) mainly in design installation position the strut be realized. This subtle balance will sensitively disturbed, if the big ones Additional spring forces in an undesirable direction, z. B. in the direction of the damper center axis, too start working.
In
der Offenlegungsschrift
Beim Einfedern bewegt sich die konkave, schräggestellte Prallfläche aufgrund der Achskinematik nicht genau axial sondern auf einer Kreisbahn auf die Zusatzfeder zu. An einem bestimmten Punkt des Einfederungsweges liegt dann die Flächennormale (FN) der Prallfläche, welche in der dargestellten Position noch schräg zur Mittelachse steht, auf der Mittellinie der Trag- und Zusatzfeder. Die konkave Prallfläche bewirkt beim Einfedern lediglich, dass die Zusatzfeder nicht seitlich von der Prallfläche wegspringen kann.At the Jounce moves the concave, inclined baffle due to the axis kinematics not exactly axial but on a circular path the additional spring too. At a certain point of the jounce path then lies the surface normal (FN) of the baffle, which is still inclined in the position shown to the central axis, on the center line of the support and auxiliary spring. The concave baffle causes during compression, only that the auxiliary spring is not laterally of the baffle can jump away.
Die besondere Form der Prallfläche ist so ausgebildet, dass die wirkende Kraft an einem bestimmten Punkt des Federweges genau zentrisch eingeleitet wird.The special shape of the baffle is designed so that the force acting on a particular Point of the spring travel is initiated exactly centric.
Aufgabe der ErfindungTask of invention
Die sich aufgrund des Gesagten stellende Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine lebensdauertaugliche Zusatzfeder insbesondere für ein McPherson-Federbein zu schaffen, wobei die durch Querkräfte hervorgerufene Verschlechterung der Federcharakteristik vermieden wird.The is due to the stated task of the invention now in it, a life-time additional spring especially for a McPherson strut to create, whereby caused by lateral forces deterioration of the Spring characteristic is avoided.
Lösung und VorteileSolution and advantages
Die grundsätzliche Lösung der gestellten Aufgabe ist mit den im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen gegeben. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Maßnahmen möglich.The fundamental solution the task is set with the features specified in the main claim given. The features listed in the dependent claims are advantageous Further developments and improvements specified in the main claim activities possible.
Eine Zusatzfeder wird vorzugsweise in eine Kammer (Zusatzfedertopf) eingebaut. In den meisten Fällen befindet sich der Zusatzfedertopf oben im Federbein und dient gleichzeitig der Befestigung der Zusatzfeder. In einigen Fällen wird die Zusatzfeder auf der Kolbenstange des Dämpfers befestigt und durch einen Topf auf dem Dämpfer gekammert, welcher erst beim Einfedern die Zusatzfeder umschließt.A Additional spring is preferably installed in a chamber (additional spring pot). In most cases is the additional spring pot on top of the strut and serves at the same time the attachment of the auxiliary spring. In some cases, the auxiliary spring on the Piston rod of the damper attached and chambered by a pot on the damper, which first when compressing the additional spring encloses.
Herkömmliche Zusatzfedern sind symmetrisch und werden durch konzentrische, symmetrische Zusatzfedertöpfe gekammert.conventional Additional springs are symmetrical and are chambered by concentric, symmetrical additional spring pots.
Die Kammer kann außer als Befestigungstopf für die Zusatzfeder im Federbein auch – wie hier dargestellt – in einer gegenüberliegenden, die Prallfläche ummantelnden Wandung ausgeführt werden.The Chamber can except as a fixing pot for the additional spring in the strut also - as shown here - in one opposite, the baffle running jacket become.
Grundsätzlich dient eine solche Kammer dem Zweck, die Zusatzfeder daran zu hindern, sich radial auszudehnen, während sie axial komprimiert wird. Dies unterstützt die Lebensdauertauglichkeit der Zusatzfeder und ist hilfreich, der Zusatzfeder eine definierte Federkennlinie zu verleihen.Basically serves such a chamber for the purpose of preventing the additional spring from to expand radially while it is compressed axially. This supports the durability of the Additional spring and is helpful, the additional spring a defined spring characteristic to rent.
Insbesondere bei Federbeinen zur Abstützung gegenüber lenkbaren Rädern können Querkräfte auftreten. Soll der Gummipuffer nicht lediglich als Anschlagpuffer sondern als echte Zusatzfeder dienen, so sind auf den Dämpfer wirkende, durch Querkräfte erzeugte Biegemomente zu vermeiden, da diese zu höheren Führungskräften in der Kolbenstangendichtung führen.Especially with spring struts for support across from steerable wheels can transverse forces occur. If the rubber buffer not just as a stop buffer but serve as a genuine additional spring, acting on the damper, by lateral forces to avoid bending moments, as these lead to higher executives in Guide the piston rod seal.
Für die gewünschte Querkraftkompensation sind symmetrische Zusatzfedern mit entsprechend konzentrisch angeordnetem Zusatzfedertopf ungeeignet.For the desired shear force compensation are Symmetrical additional springs with corresponding concentric arranged Additional spring pot unsuitable.
Eine Anregung zur Querkraftkompensation ist aus den bisherigen Zusatzfeder-Konstruktionen nicht zu entnehmen.A Excitation to the transverse force compensation is not from the previous auxiliary spring designs refer to.
Wird nun die Zusatzfeder in erfindungsgemäßer Weise exzentrisch zur Mittelachse des Dämpfers angeordnet oder entsprechend asymmetrisch ausgeführt, wird auch ihre Kraftwirkungslinie gegenüber der Dämpfermittelachse verschoben. Statt einer rein axialen Kraft auf die Dämpfermittelachse wird eine resultierende Kraftrichtung der Zusatzfeder erzeugt, die optimaler der Kraftrichtung der Tragfeder entspricht und damit den Querkraftausgleich unterstützt.Becomes now the additional spring in accordance with the invention eccentric to the central axis of the damper arranged or executed in accordance with asymmetrical, is also their force line of action across from the damper center axis postponed. Instead of a purely axial force on the damper center axis a resultant force direction of the auxiliary spring is generated, the optimal corresponds to the direction of force of the suspension spring and thus the Cross force compensation supported.
Die Aufnahmen und/oder Anlaufflächen der Zusatzfeder können exzentrisch und/oder geneigt zur Dämpferachse angeordnet werden. Dafür muss der Bauraum vorhanden sein, was in den meisten Fällen sehr wahrscheinlich ist.The Shooting and / or contact surfaces the additional spring can be arranged eccentrically and / or inclined to the damper axis. For that the must Space available, which is very likely in most cases.
Die von der Zusatzfeder generierten Federkräfte erzeugen sehr kleine bis keine Biegebelastung mehr auf den Dämpfer. Dadurch wird der Querkraftausgleich der Hauptfederanordnung nicht mehr bzw. nur sehr viel weniger gestört.The Spring forces generated by the auxiliary spring produce very small up to no bending load on the damper. This will cause the lateral force compensation the main spring assembly no longer or only much less disturbed.
Auch Stahlfederbeine können so über einen größeren Federwegsbereich besser als bisher querkraftkompensiert arbeiten. Die funktionalen Vorteile spiegeln sich in einem hohen Kundennutzen wieder.Also Steel feather legs can so over a larger travel range work better than before with transverse force compensation. The functional Advantages are reflected in a high level of customer benefit.
Eine erfindungsgemäß exzentrisch angeordnete oder asymmetrisch ausgeführte Zusatzfeder kann in jedem radführenden Federbein sinnvoll eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Konstruktion des Zusatzfedertopfes macht immer dann Sinn, wenn die Kammer für die Zusatzfeder wie hier dargestellt als Wandung um die Prallfläche ausgeführt wird.A eccentric according to the invention arranged or asymmetrically designed auxiliary spring can in each wheel-guiding Strut used meaningfully. The construction of the invention Additional spring pot always makes sense when the chamber for the additional spring as shown here as a wall around the baffle is executed.
Zeichnungendrawings
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt:One embodiment The invention is illustrated in the drawings and in the following Description explained. It shows:
und
Beschreibungdescription
Das
in der
Auf
einem Dämpfer
Erfindungswesentlich
ist, dass die Zusatzfeder
Durchmesser
D und Lage des in den Luftfederkolben
- 22
- Federbein (McPherson-Federbein)strut (McPherson strut)
- 4/64.6
- Feder/Dämpfer-AnordnungSpring / damper arrangement
- 44
- (Stoß-)Dämpfer(Shock) Damper
- 66
- (Luft-)Feder(Air) spring
- 88th
- Zusatzfederadditional spring
- 8a8a
- eigentliche Zusatzfederreal additional spring
- 1010
- Luftfederkolben, abstandsvariabel gegenüberliegendes Teil der FederAir spring piston, distance-variable opposite Part of the spring
- 1212
- (erster) Spannring(First) clamping ring
- 1414
- Luftfederbalgsuspension bellows
- 1616
- LuftfederdeckelAir spring cover
- 1818
- (zweiter) Spannring(Second) clamping ring
- 2020
- Kolbenstangepiston rod
- 2222
- Gummi-Metall-LagerRubber-metal bearing
- 2424
- Verschlussdeckelcap
- 2626
- Kopflagerhead bearing
- 2828
- Drehlagerpivot bearing
- 3030
- Prallflächebaffle
- 3232
- (gegenüberliegende) Prallfläche(Opposite) baffle
- 3434
- Mittelachsecentral axis
- 3636
- ZusatzfedertopfAdditional spring pot
- DD
- Durchmesser des Zusatzfedertopfesdiameter of additional spring pot
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