DE19939515C2 - Federbein für ein Kraftfahrzeug mit einer Lagerung für eine Schraubenfeder - Google Patents

Abstract

Eine Lagerung für ein Federbein sowie für eine Schraubenfeder des Federbeines erfolgt über Federauflagen, die sich an Stützelementen anlegen und miteinander über Verdrillfixierungen unverdrehbar zueinander gehalten sind. Die Federelemente sind in der Weise ausgeführt, daß sich über den Umfang der Federwindung gleiche Steifigkeiten ausbilden, obwohl die Verdrillfixierung vorgesehen ist. Des weiteren wird ein Federteller der unteren Lagerung der Feder vorgesehen, der verstellbar am Dämpferrohr angeordnet ist und somit verschieden lange Federn verwendet werden können.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Federbein eines Kraftfahrzeuges mit einer Lagerung für eine Schraubenfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 0 564 824 B1 bzw. DE 42 11 176 A1 ist eine Lagerung für ein Federbein eines Kraftfahrzeugs am Fahrzeugaufbau bekannt, die einen eine elastische Auflage haltenden Federteller aufweist, an dem sich eine Schraubenfeder abstützt, wobei die elastische Auflage eine der Steigung der Feder entsprechend geneigt verlaufende Federabstützfläche und eine im Abstützbereich der Feder gleiche Elastizität besitzt. Zur Erreichung einer gleichen Elastizität im oberen Abstützbereich der Feder ist ein Distanzelement vorgesehen, das mit Ausprägungen in das Federelement eingreift und die wirksame federnde Fläche jeweils einen gleichbleibenden Abstand über den Umfang der Feder aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Federbein mit einer verbesserten Lagerung für eine Feder zu schaffen, mit der bei Federungsvorgängen eine Knickung der Schraubenfeder vermieden wird. Ferner sollen Kerbbelastungen am Federteller unterbunden werden.

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 durch die Ausbildung und korrespondierende Anordnung des Stützelements mit der Federauflage sichergestellt wird, daß einerseits keine Knickung der Feder bei dynamischen Vorgängen eintritt und andererseits sich die Federauflage nicht im Stützelement verdrehen kann und hieraus resultierend keine Veränderung der Stützposition der Feder zum Federteller erfolgt. Hierzu ist die Feder mit ihrem freien Ende jeweils über die im Stützelement gehaltene elastische Federauflage einerseits am Fahrzeugaufbau und andererseits am Dämpferrohr abgestützt. Die Stützelemente sind mit den Federauflagen über Verdrillfixierungen miteinander in Eingriff und die Federauflage ist in diesem Fixierbereich federnd ausgebildet.

Eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen, wie Stützelement und Federauflage erfolgt über zwei beabstandet angeordnete Zähne im Stützelement, die in eine korrespondierende Ausnehmung in der Federauflage eingreifen. Zwischen den beiden Zähnen besteht ein Freiraum und die seitlichen Begrenzungsflanken der Ausnehmung schließen sich an äußere Flanken der Zähne formschlüssig an. Hierdurch wird eine Verdrehbarkeit gegeneinander verhindert.

Damit trotz der Verdrillfixierung eine gleiche elastische Wirkung über die ganze Windung erfolgen kann, endet das untere freie Ende der Feder unmittelbar neben der Begrenzungsfläche und die Federwindung oberhalb und im Bereich der Ausnehmung kommt von der Führungsrille der Federauflage frei. Die Federauflage weist hierzu eine Auflagefläche entsprechend des Winkels der Federwindung auf, die zu einer Abstützfläche am Stützelement bis zur Verdrillfixierung parallel und über den Gesamtumfang mit einer annähernd gleichen Steifigkeit bzw. mit einer gleichen Dicke ausgeführt ist.

Damit sich die elastische Federauflage bei dynamischen Belastungszuständen nicht verquetschen läßt und somit die Steifigkeit nachteilig verändert wird, besteht das untere Stützelement aus einem topfförmigen Teil mit einem hochgestellten Rand. Die Federauflage wird hierdurch vom Rand teilweise umgriffen, nur im Bereich der Zähne wird der Rand unterbrochen, damit in diesem Bereich keine zusätzliche Reibung entsteht und eine ungehinderte Federwirkung eintreten kann. Der obere Lagerteiler nimmt das Stützelement und die Federauflage auf und ist ebenfalls topfförmig ausgebildet und umgreift das Stützelement sowie die Federauflage mit einem Abstand.

Die elastischen Federauflagen bestehen aus einem Gummimaterial oder einem ähnlichen Material und das Stützelement besteht aus einem Kunststoff oder einem Leichtmetall und der Federteller kann aus Aluminium oder Stahl bestehen.

Damit verschieden lange Federn in einfacher Weise einsetzbar sind und der Abstand zwischen der aufbauseitigen Abstützung und dem unteren Federteller variierbar ist, ist dieser auf das Dämpferrohr aufsteckbar und verdrehbar in der Weise, daß sich der Federteller in verschiedenen Höhen am Dämpferbein einstellen läßt. Der Federteller weist hierzu in seiner Innenumfangsfläche eine Vielzahl von Ausnehmungen auf, die über den Umfang verteilt angeordnet sind, wobei wenigstens drei Ausnehmungen eine gleiche Tiefe aufweisen und die weiteren Ausnehmungen eine andere Tiefe besitzen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht auf ein Federbein mit einer oberen und unteren Lagerung seiner Feder,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung der oberen und unteren Lagerung,

Fig. 3 eine Vorderansicht einer Federauflage,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Federauflage gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung der Federauflage,

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Stützelement,

Fig. 8 eine Vorderansicht auf das Stützelement gemäß Fig. 7,

Fig. 9 eine weitere Vorderansicht auf das Stützelement,

Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 7,

Fig. 11 eine schaubildliche Darstellung des Stützelements,

Fig. 12 eine schaubildliche Darstellung eines Stützelements einer unteren Lagerung,

Fig. 12a eine Vorderansicht auf das Stützelement gemäß Fig. 12,

Fig. 13 eine Draufsicht auf einen verstellbaren Federteller der unteren Lagerung,

Fig. 14 eine schaubildliche Darstellung des Federtellers,

Fig. 14a eine schaubildliche Darstellung des Federtellers mit neun nutförmigen Ausnehmungen,

Fig. 15 einen Schnitt durch den Federteller gemäß der Linie XV-XV der Fig. 13 und

Fig. 16 eine Ansicht auf ein Dämpferrohr mit Lagerungen für den verstellbaren Federteiler gemäß Fig. 14 und 14a.

Ein Federbein 1 besteht im wesentlichen aus einem Stoßdämpfer 2, der von einer Feder 3 umgeben ist. Eine obere Lagerung L1 ist mit einem Fahrzeugaufbau verbunden und am unteren Ende des Stoßdämpfers 2 ist bei einer Hinterachse beispielsweise ein elastisches Lager und bei einer Vorderachse beispielsweise eine Gabel 5 zur Verbindung mit einem Radführungslenker vorgesehen. Die Feder 3 ist am oberen Ende des Federbeines 1 in einer elastischen Federauflage 6 gehalten, die in einem Stützelement 7 gelagert ist. Diese Lagereinheit 6, 7 ist in einem topfförmigen Lagerteller 8 angeordnet, der über Schrauben 9 mit dem Fahrzeugaufbau verbindbar ist.

Das untere Ende der Feder 3 ist wie auch das obere Ende in einer Federauflage 6a abgestützt, die in einem Stützelement 7a gehalten wird, das sich auf einem Federteller 10; 10a abstützt. Dieser ist mit dem Dämpferrohr 11 entweder fest oder höhenverstellbar verbunden.

Die Federauflagen 6 und 6a der oberen und unteren Lagerung L1 und L2 sowie die Stützelemente 7 und 7a sind in der Form etwa gleich ausgeführt aber unterschiedlich dimensioniert. Es sind in den Zeichnungen der Fig. 3 bis 11 jeweils nur eine Federauflage und ein Stützelement dargestellt, wobei in den Fig. 1 und 2 beide Elemente gezeigt sind.

Die Federauflage 6, 6a gemäß der Fig. 3 bis 6 weist eine der Steigung der Feder 3 entsprechend geneigt verlaufende Feder-Abstützfläche 12 mit einer Führungsrille 13 auf. Mit der Federauflage 6, 6a ist über eine Verdrillfixierung 14 ein Stützelement 7, 7a verbunden. Diese Fixierung 14 umfaßt mindestens zwei Zähne 15, 16, welche in eine entsprechende Ausnehmung 17 der Federauflage 6, 6a eingreifen. Die Zähne 15, 16 weisen zwischen sich einen Freiraum 18 auf und äußere Zahnflanken 19, 20 liegen formschlüssig an seitlichen Begrenzungsflächen 21, 22 der Ausnehmung 17 in der Federauflage 6, 6a an.

Wie die Fig. 1 und 2 näher zeigen, sind die Federauflagen 6, 6a einander zugekehrt und in den Stützelementen 7, 7a gehalten, welche sich am Federteller 8 bzw. am Federteller 10; 10a abstützen.

Die freien Enden 25, 26 der Feder 3 enden jeweils nahe der Begrenzungsfläche 22 der Ausnehmung 17 und die Federwindung kommt oberhalb und im Bereich der Ausnehmung 17 frei von der Federauflage 6, 6a. Die Ausnehmung 17 bewirkt eine annähernd gleiche Dicke D des Federelements 6, 6a über den gesamten Windungsumfang der Feder 7 und einen Federungseffekt.

Das Stützelement 7a der unteren Lagerung L1 ist gegenüber der oberen Lagerung L2 topfförmig ausgeführt. Es weist einen hochgestellten Rand 27 auf, der rundherum vorgesehen sein kann oder im Bereich der Zähne 15, 16 unterbrochen ist. Dieses ist zur ungehinderten Einfederung der Federauflage 6a in diesem Bereich erforderlich. Auch wird hierdurch eine nachteilige Reibung ausgeschaltet.

Das Stützelement 7, 7a besteht vorzugsweise aus einem starren Kunststoffteil bzw. aus einem Formspritzteil, welches Ausnehmungen 30 aufweist, in der Weise, daß sich gleiche Wandstärken im gesamten Teil ergeben. Die Federauflagen 6, 6a bestehen vorzugsweise aus einem Gummiwerkstoff oder einem ähnlichen Material.

Damit verschieden lange Federn 3 einsetzbar bzw. Toleranzen ausgleichbar sind, ist das Stützelement 7, 7a auswechselbar und der Boden ist mit unterschiedlichen Dicken, wie beispielsweise 3 mm, 6 mm, 5 mm und 10 mm versehen.

Der Federteller 10 der unteren Lagerung L1 gemäß der Fig. 13, 14 und 15 kann fest mit dem Dämpferrohr 11 verbunden sein oder nach einer weiteren Ausführung kann der Federteller 10a auf mehreren vorragenden Lagerungen 31 des Dämpferrohrs 11 abgestützt werden. Zur Erzielung verschiedener Höheneinstellungen des Federtellers 10a weist dieser innenseitig nutförmige Ausnehmungen 32, 33 und 34 auf, die eine größere Tiefe T besitzen als die weiteren Ausnehmungen 35, 36, 37 mit der Tiefe T1. Der Federteller 10a kann statt der sechs Ausnehmungen auch neun Ausnehmungen aufweisen (gem. Fig. 14a), wobei jeweils drei Ausnehmungen eine gleiche Tiefe aufweisen. Die Ausnehmungen gleicher Tiefe sind über den Umfang des Federtellers gleichmäßig verteilt.

Die Ausnehmungen bestehen wie dargestellt aus in der Innenwandfläche des Federtellers 10a vorgesehenen Nuten, sie können nach einer weiteren Ausführung auch aus schlitzförmig durchgehenden, nach außen hin offenen Aussparungen bestehen.

Die Lagerungen 31 am Dämpferrohr 11 können aus angeschweißten vorragenden Ansätzen oder aus Ausdrückungen 31 des Dämpferrohres 11 bestehen, wie Fig. 16 zeigt.

Claims (9)

1. Federbein für ein Kraftfahrzeug mit einer Lagerung für eine Schraubenfeder mit einer von einem Stützelement aufgenommenen und in diesem verrastbaren elastischen Federauflage, der sich die Schraubenfeder abstützt, wobei diese eine der Steigung der Feder entsprechend geneigt verlaufende Feder-Abstützfläche und eine im Abstützbereich der Feder gleiche Elastizität besitzt und die Feder mit ihren freien Enden jeweils über eine im Stützelement gehaltene elastische Federauflage einerseits am Fahrzeugaufbau und andererseits am Dämpferrohr abgestützt ist, wobei die Stützelemente mit den korrespondierenden Federauflagen über Verdrillfixierungen miteinander in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (7, 7a) jeweils geschlossen kreisförmig ausgeführt sind und die Verdrillfixierung (14) am jeweiligen Stützelement (7, 7a) aus zwei zueinander beabstandeten Zähnen (15, 16) besteht, die in eine gegenüberliegende Ausnehmung (17) der Federauflage (6, 6a) eingreifen, wobei sich zwischen den Zähnen (15, 16) ein Freiraum (18) innerhalb der Ausnehmung (17) bildet und die Ausnehmung (17) seitliche Begrenzungsflächen (21, 22) aufweist, an denen die äußeren Flanken (19, 20) der Zähne (15, 16) formschlüssig anliegen.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere freie Ende (25) der Feder (3) unmittelbar neben der Begrenzungsfläche (22) endet und die Federwindung oberhalb und im Bereich der Ausnehmung (17) von einer Führungsrille (13) in der Federauflage (6, 6a) freikommt.

3. Federbein nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federauflage (6, 6a) eine Auflagefläche entsprechend des Winkels der Federwindung aufweist, die zu einer Auflagefläche am Stützelement (7, 7a) bis zur Verdrillfixierung (14) etwa parallel verläuft und die Federauflage (6, 6a) über den Gesamtumfang mit einer annähernd gleichen Steifigkeit (Dicke D) ausgeführt ist.

4. Federbein nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (6) einer unteren Lagerung (L1) der Feder (3) aus einem topfförmigen Teil mit einem hochgestellten Rand (27) besteht, der im Bereich der Zähne (15, 16) und der Ausnehmung (17) unterbrochen ist und der restliche Umfangsbereich der Federauflage (7) vom Rand (26) umgriffen wird.

5. Federbein nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (7, 7a) aus einem starren Kunststoffmaterial und die elastische Federauflage (6, 6a) aus einem Gummimaterial besteht.

6. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Stützelement (7a) und die Federauflage (6a) tragender Federteller (10a) mit dem Dämpferrohr (11) des Federbeines (1) lösbar verbunden ist und der Federteller (10a) sich am Dämpferrohr über Lagerungen (31) abstützt und der Federteller (10a) über den Innenumfang verteilt mindestens drei Ausnehmungen (32, 33 und 34) von gleicher Tiefe (T) aufweist und abwechselnd über den Innenumfang verteilt weitere Ausnehmungen (35, 36 und 37) mit einer anderen Tiefe (T1) im Federteller (10a) vorgesehen sind.

7. Federbein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils gleich tiefe Ausnehmungen (32, 33, 34 und 35, 36, 37) jeweils um 120° versetzt zueinander angeordnet sind.

8. Federbein nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (33 bis 37) nutförmig oder als nach außen hin offene durchgehende schlitzförmige Aussparungen ausgeführt sind.

9. Federbein nach den Ansprüchen 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungen (31) am Dämpferrohr (11) aus vorragenden Ausdrückungen oder Ansätzen bestehen.