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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einbauteil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, das in eine Fahrzeugfederung bzw. eine Fahrwerksfederung eingebaut werden kann, und eine entsprechende Fahrwerksfederung nach dem Oberbegriff von Anspruch 11, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem entsprechenden Bauteil. Das Einbauteil kann als Federfortsatz bzw. als Fortsatz einer Schraubenfeder bezeichnet werden. Das Einbauteil lässt sich auch in fremdbetriebene Fahrzeuge, wie Anhänger, Wohnwagen und Auflieger, einbauen.
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Stand der Technik
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Ein wichtiger Bereich für den Tuning-Sektor von Kraftfahrzeugen ist die Anpassung des Fahrwerks, zum Beispiel durch Tieferlegen des Kraftfahrzeugchassis oder durch den Einbau strafferer Federungen. Entsprechende Federungen werden auch häufig bei den zu dem jeweiligen Kraftfahrzeug gehörigen Anhängern, Aufliegern und Wohnwagen verwendet. Besonders reizvoll ist, wenn optisch besonders gut hergerichtete Fahrzeuge auch nur vorübergehend tiefer gelegt sind; alternativ besonders straff eingestellte Federn bzw. Federungen in einem Fahrzeug eingebaut werden können und im Bedarfsfall, zum Beispiel bei einer Urlaubsfahrt, einem Einstellen des Fahrzeuges während des Winters in Garagen mit entsprechend hohen Schwellen und wenn unwegsames Gelände zurückgelegt werden soll, die niedrige Einstellung des Fahrwerks wieder angepasst werden kann.
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Eine in Fahrwerken häufig verwendete Feder ist eine Schraubenfeder. Die Schraubenfeder erstreckt sich entlang eines (gedachten) Zylinders. Man kann in diesem Zusammenhang von einer axialen Erstreckung und einer radialen Erstreckung der Schraubenfeder sprechen. Die axiale Erstreckung der Schraubenfeder ist die Erstreckung entlang der Längsachse des (gedachten) Zylinders. Die Längsachse des Zylinders weist die Längsrichtung auf. Unter radialer Erstreckung der Schraubenfeder ist die Erstreckung entlang der Radien des (gedachten) Zylinders zu verstehen, welche normal zur axialen Erstreckung liegen. Wird nachfolgend von Achse der Feder gesprochen, so ist die Mittelachse durch die Schraubenfeder gemeint. Die Achse der Feder fällt somit mit der Achse des Zylinders zusammen. Die Feder füllt einen Raum aus, der sich axial, aber beabstandet, um einen Radius herum erstreckt. Federn unterschiedlicher Bauhöhe füllen somit einen unterschiedlich langen röhrenartigen Bauraum aus. Federn, die zum Beispiel 120 mm lang sind, bilden ein ca. 120 mm langes hohles, rundes Gebilde. Der Körper der Schraubenfeder ist in der axialen Erstreckung entlang des Zylindermantels um die Achse herum gewunden. Der Körper der Schraubenfeder ist in der Regel als Schraubenfederdraht ausgebildet. Der Schraubenfederdraht weist eine Längserstreckung und einen Querdurchmesser auf. Der die Schraubenfeder konstituierende Schraubenfederdraht ist spiralartig gewunden. Die beiden Enden des Schraubenfederdrahtes stellen die Enden der Schraubenfeder dar. Man kann in der axialen Erstreckung betrachtet von den axialen Enden oder kurz von den Enden der Schraubenfeder sprechen. Der Abstand in der axialen Erstreckung zweier aufeinanderfolgender Windungen der Spirale wird als Gang bzw. als Ganghöhe bezeichnet. Als Gang bzw. als Federgang wird auch ein Windungsstück des spiralartig gewundenen Schraubenfederdrahtes bezeichnet. Als Federradius wird der Radius bezeichnet, der sich normal von der Mittelachse der Schraubenfeder weg erstreckend bis zum Schraubenfederdraht reicht. Der Federradius kann beispielsweise bis zur Mitte eines Querdurchmessers des Schraubenfederdrahtes oder – radial betrachtet – bis zu dessen Innenseite bzw. bis zu dessen Außenseite gemessen werden. Der Schraubenfederdraht besteht in der Regel aus Stahl, beispielsweise Federstahl. Der Querdurchmesser des Schraubenfederdrahtes kann daher als Federstahldicke bezeichnet werden. Der Begriff „Federdicke“ wird synonym zum Begriff Federstahldicke verwendet.
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Eine Möglichkeit bestünde darin, sämtliche Federungen eines Kraftfahrzeuges auszubauen und an deren Stelle entsprechend längere Federn zu verbauen. Trotz der Preisentwicklungen bei Kraftfahrzeugfedern in den letzten Jahren würde jeder Halter eines Fahrzeuges, dessen Höhe der Halter bedarfsgerecht anpassen wollte, gezwungen sein, zwei komplette Sätze Federn wechselweise vorzuhalten. Je nach Fahrzeugtyp und Fahrzeugart schlägt ein Satz Federn als Nachrüstsatz im drei- bzw. vierstelligen Eurobereich zu Buche. Viele Fahrer von optisch hergerichteten Fahrzeugen verspüren also den Bedarf, ihr tiefergelegtes Fahrzeug höhenmäßig anpassen zu können, ohne hierfür extra einen gesonderten Satz Kraftfahrzeugfedern vorzuhalten.
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Aus dem Bereich der Güterverkehrsfahrzeuge sind Niveauregulierungen, wie z. B in der Druckschrift
WO 2003/022 604 A2 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen AG; Prioritätstag: 8. September 2001) beschrieben. Die Niveauregulierung greift mit einer speziellen, verstellbaren Vorrichtung an der Federung an. Zur elektromechanischen Niveauregulierung des Kraftfahrzeuges ist die obere bzw. eine erste Anlagestelle der Feder mittels eines Elektroantriebs gegenüber dem Fahrzeugaufbau verstellbar. Es wird vorgeschlagen, einen Spindeltrieb zu verwenden. Der Spindeltrieb hat eine von dem Elektroantrieb antreibbare Spindel und eine fest mit der ersten Anlagestelle verbundene Spindelmutter. Soll das Fahrzeugniveau verändert werden, so wird mittels Spindeltrieb die Spindel unterschiedlich weit ausgefahren. Die in Lastkraftwagen zu verbauende Vorrichtung kann aber aufgrund ihres Gewichts und ihrer Abmessungen nicht auf tiefergelegte Personenkraftwagen übertragen werden.
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In den Abbildungen der
DE 196 04 558 C1 (Anmelderin: Fichtel & Sachs AG; Anmeldetag: 8. Februar 1996) wird über die Dichtungseinheit die exakte Höhe des sich daran abstützenden Chassis festgelegt, wobei die exakte Lage der Dichtungseinheit am jeweiligen Einzelzylinder das Höhenniveau einer McPherson-Federung bestimmt, somit die Abbildungen eine Lösung für Niveauanpassungen andeuten, die zuvor schon ausführlicher anhand eines speziellen Halterings für einen Federteller in der
DE 44 38 756 A1 (Anmelderin: Fichtel & Sachs AG; Prioritätstag: 26. November 1993) erörtert worden ist. Der in eine Verzahnung eingreifende Haltering kann entlang eines Zylinders, der mit unterschiedlichen Zahneinkerbungen versehen ist, die Lage des Federtellers entlang des Zylinders und somit das Niveau der Fahrzeugfederung verstellen.
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Anstelle von mechanischen Klammersystemen ist es auch z. B. aus der
DE 36 22 213 A1 (Anmelderin: Alfred Tevis GmbH; Anmeldetag: 2. Juli 1986) bekannt, ein schlauchartiges Übertragungselement zwischen einem Formstück und einem achsfesten Teil, also einem Federteller, so anzuordnen, dass durch eine pneumatische oder hydraulische Füllung des elastischen Schlauchs eine Beabstandung zwischen Formstück und Federteller verändert werden kann. Weiterhin ist es üblich, den Federteller als gummielastische Einheit, wie z. B. in der
DE 77 10 534 U (Anmelderin: Adam Opel AG; Anmeldetag: 2. April 1977), zu gestalten, sodass zwischen einem Bodenteil und einem hiervon quer wegführenden Flansch ein erster gummielastischer Ring zwischengelegt wird, und ein zweiter elastischer Ring zwischen Feder und dem Flansch angeordnet wird. Werden wiederum die Lehren der
DE 36 22 213 A1 und
DE 77 10 534 U miteinander kombiniert, so gelangt man zu einem ähnlichen Gegenstand, wie er in den
2 und
3 der
DE 197 48 634 A1 (Anmelderin: Audi AG; Anmeldetag: 4. November 1997) dargestellt ist. Der Federteller mit aufliegendem Dämpfungsring ist zusätzlich mit einem Hochdruckschlauch zur Aufnahme von zähviskosen, inkompressiblen Flüssigkeiten deswegen versehen worden, damit eine Schrägauslenkung des Dämpfungszylinders eines McPherson-Federbeins durch einseitige Federbeaufschlagung mit einem Druck ausgeglichen werden kann.
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Weiterhin sei noch auf die besondere Ausführungsform des Endes eines Federbeines gemäß den
1,
2 und
5 der
DE 199 21 695 A1 (Anmelderin: SKF France; Prioritätstag: 14. Mai 1998) verwiesen. Die Zeichnungen stellen Enden dar, die aus mehreren Blechformteilen hergestellt werden können, wobei ein Elastomerblock stoffschlüssig mit den Oberflächen der diversen Sitzflächen der Blechformteile ein dämpfendes Element bildet.
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In den Figuren der
DE 698 11 118 T2 (Patentinhaberin: Renault s.a.s.; Prioritätstag: 27.10.1997) ist ein zur Schwingungsdämpferbewegungsrichtung schräg an einem Rohr angebrachter Federteller mit einem dämpfenden Elastomer in der Form eines Ringes dargestellt, wobei der Elastomer möglichst exakt auf die am Rand existierende Formgebung abgestimmt ist und durch eine Lippe auf der Seitenwand des Federtellers aufgestülpt ist.
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Ähnlich wie in der
DE 698 11 118 T2 wird auch in der
DE 1 884 119 U (Anmelderin: S.A.G.A S.p.A.; Eintragungstag: 05.12.1963) vorgeschlagen, einen Gummiring als Auflagefläche für die Aufhängungsfeder mit Rippen zu versehen. Der Ring ist abweichend von den Ringen nach der
DE 698 11 118 T2 mehrlagig mit einer Zwischenscheibe in einer Art „Sandwich“ aufzubauen.
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Die
DE 603 12 774 T2 (Patentinhaberin: Allevard Rejna Autosuspensions; Prioritätstag: 13.06.2002) erklärt die zuvor dargestellten Lösungen, eine gummiartige Auflage auf einem Federteller vorrangig zur Geräuschdämpfung anzubringen, als hochgradig fehleranfällig, weil sich in den Vertiefungen des Gummis Rückstände bilden können. Daher wird in dem Patent vorgeschlagen, ein klammerartiges Versteifungsmittel am Ende einer Feder seitlich auf die Feder aufzustecken, damit das Versteifungsmittel das Federende beabstandet vom Federteller führt.
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In einen U-förmigen Federteller kann gem.
DE 195 16 271 A1 (Anmelderin: Mercedes-Benz AG; Anmeldetag: 09.05.1995) ein elastisches Material, wie ein Gummi, in klemmsitzartiger Anordnung eingebracht werden, wobei das Gummi mit unterschiedlichen Dicken entlang seines ringartigen Verlaufs ausgestattet ist, um im wesentlichen die gleiche Steigung wie die zu umschließende Schraubenfeder aufzuweisen.
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Statt das gummiartige Material mit einer entsprechenden Steigung auszustatten, kann gem.
WO 2005/035 282 A2 (Anmelderin: Allevard Rejna Autosuspensions; Prioritätstag: 09.10.2003) auch das nachgiebige Material mit einer ausreichenden Elastizität gewählt werden, damit das Material Auslenkungen nachformen kann.
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Mehrstufig oder sonst wie in der Höhe unterschiedlich gestaltete gummiartige Federendaufnahmen lassen sich zudem in
US 2007/0 194 507 A1 (Assignee: Tokai Rubber Industries; Prioritätstag: 21.02.2006),
US 2008/0 290 572 A1 (Assignee: Renault S.A.S.; Prioritätstag: 14.12.2005) und
US 6 254 072 B1 (Patentinhaberin: DaimlerChrysler Corp.; Anmeldetag: 21.07.1999) betrachten.
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Ein Spannsystem für ein Federbein wird in der
EP 1 900 482 A1 (Anmelderin: Klann Spezial-Werkzeugbau GmbH; Anmeldetag: 29.08.2007) beschrieben, bei dem eine Mutter in axialer Verlängerung einen Spindeltrieb anbietet.
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Sämtliche zuvor angeführten Druckschriften werden in Bezug auf ihren Offenbarungsumfang zu McPherson-Federungen und Federungen, die ähnlich zu McPherson-Systemen sind, vollinhaltlich in die vorliegende Erfindungsbeschreibung inkludiert, um die grundlegenden Ausgestaltungsmöglichkeiten von Fahrzeugfedersystemen, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar bzw. einbaubar ist, zwar beschrieben zu haben, jedoch die vorliegende Beschreibung lesbar und kompakt zu halten.
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Es kann festgehalten werden, dass es bisher üblich ist, entweder auf der einen Seite die Enden im Übergangsbereich zwischen einem Federteller und einer Schraubenfeder zur Lageanpassung speziell auszugleichen bzw. zusätzliche dämpfende Elemente vorzusehen und auf der anderen Seite elektromechanische oder pneumatische bzw. hydraulische Lageregulierungen vorzusehen. Während viele der Lösungen der letztgenannten Art nur für Lastkraftfahrzeuge tauglich sind, werden die Lösungen der ersten Art möglichst flach und kompakt gestaltet. Eine geeignete Lösung, die sowohl in tiefergelegten Personenkraftfahrzeugen wie auch in Lastkraftfahrzeugen gleichermaßen dem Prinzip nach eingesetzt werden kann, ist nicht bekannt, wenn der Wunsch nach einfachen, mechanischen Lösungen die Oberhand gewinnt.
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Erfindungsbeschreibung
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Die Aufgabe wird durch einen Federfortsatz nach Anspruch 1 gelöst. Ein entsprechender Fortsatz kann in einer Fahrwerksfederung nach Anspruch 11, insbesondere dank einer günstigen Montage, verwendet werden. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
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Der erfindungsgemäße Fortsatz einer Schraubenfeder, insbesondere einer fahrwerkstauglichen Kraftfahrzeugschraubenfeder ist zur Anbringung an einem bis zu einem Ende der Schraubenfeder reichenden Federabschnitt geeignet. Der Fortsatz ist für einen Anschluss an einem Querdurchmesser eines ringförmigen Schraubenfederdrahtes der Schraubenfeder bestimmt. Durch die Anschlussmöglichkeit des Fortsatzes an den Schraubenfederdraht kann der Fortsatz vorteilhafterweise mit geringem Aufwand nachgerüstet werden.
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Erfindungsgemäß besteht der Fortsatz aus zwei parallel verlaufenden Fortsatzabschnitten. Ein Fortsatzabschnitt ist ein fundamentartiger Block. Man könnte auch von einem Fundament sprechen. Der andere Fortsatzabschnitt ist eine U-förmige Einfassung.
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Man kann im Hinblick auf die Anbringung des Fortsatzes an einer Schraubenfeder von den Fortsatzrichtungen einer Schraubenfeder sprechen. Die Fortsatzrichtungen der Schraubenfeder sind jene Windungsverläufe bzw. Federgänge des Schraubenfederdrahtes im Bereich der axialen Enden einer Schraubenfeder, an denen die U-förmige Einfassung als Fortsatzabschnitt anbringbar ist.
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Die U-förmige Einfassung steht aus einer Seite des Fundaments heraus. Die konstruktive Ausbildung aus Fundament einerseits und U-förmiger Einfassung andererseits ermöglicht vorteilhafterweise die kombinierbare Zuordnung der beiden wesentlichen Funktionen des Fortsatzes, nämlich Auflagerung auf dem Auflieger und Anschluss an die Schraubenfeder, zu zwei verbindbaren Fortsatzabschnitten, von denen somit ein jeder gezielt für die jeweilige Funktion – Auflagerung bzw. Anschluss – auslegbar ist.
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Die U-förmige Einfassung ist in ihrer lichten Breite zwischen zwei Schenkeln der U-förmigen Einfassung auf den Querdurchmesser des Schraubenfederdrahtes abgestimmt. Die Anschlussfunktion ist somit vorteilhafterweise gezielt für eine vorgegebene Schraubenfeder ausbildbar. Der Schraubenfederdraht ist damit vorteilhafterweise bis zu einem Gang der Schraubenfeder von dem Fortsatz formschlüssig einfassbar.
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Der fundamentartige Block kann an der der Einfassung abgewandten Seite die Federkraft kraftschlüssig auf ein weiterführendes Bauteil übertragen. Das weiterführende Bauteil kann beispielsweise ein Auflieger oder ein Federteller sein. Die Auflagerfunktion ist somit vorteilhafterweise gezielt für einen vorgegebenen Auflieger ausbildbar.
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Der Fortsatz hat eine an einen Federteller unangepasste, insbesondere flächengleiche, Oberflächengestaltung. Die Oberflächengestaltung erstreckt sich in der Verlängerung eines Federgangs. Federteller haben üblicherweise Oberflächenformgebungen, wie beispielsweise Rillen, durch die manche Hersteller versuchen, einen nicht lizensierten Zweitanbieter auf dem Markt auszuschalten. Durch die zwar entlang des Federgangs flächengleiche, jedoch an einen Federteller unangepasste, man könnte auch sagen, vereinheitlichte bzw. vergleichmäßigte bzw. konturenlose, Ausbildung, lässt sich der erfindungsgemäße Fortsatz vorteilhafterweise zusammen mit allen auf dem Markt erhältlichen Federtellern verwenden.
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Weiterhin vorzugsweise entspricht der Fortsatz in seiner hohlzylinderartigen Dicke einer Gesamtdicke zwischen der Innenseite und der Außenseite der lichten Breite und den Dicken der Schenkel in einem Toleranzband von +/–10 %.
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Der Fortsatz hat vorteilhafterweise eine kreisbogenförmige Form. Durch die kreisbogenförmige Form ist der Fortsatz vorteilhafterweise leicht an die Windungskontur in Fortsatzrichtung am Ende einer Schraubenfeder anschließbar.
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Der Fortsatz kann insbesondere ringartig geschlossen sein. In diesem Fall bildet der Fortsatz einen Ring. Die Ringstruktur ist vorteilhafterweise besonders gut geeignet ein Ende einer Schraubenfeder fest zu halten. Eine ebene oder wellig ausgebildete Ringstruktur weist vorteilhafterweise eine erhöhte Formstabilität auf.
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Vorzugsweise bildet sich im Falle der ringartigen Ausbildung die Innenwand des Rings aus einer freien Seite des Fundaments und einer Außenseite eines Schenkels der U-förmigen Einfassung. Die Innenwand des Rings und eine Außenseite des Schenkels sind so gebildet, dass ein dimensionsgrößerer schlauchartiger Innenraum im Vergleich zu einem Außendurchmesser, der von einem Schwingungsdämpfer abzunehmen ist, der zu dem Fortsatz zugehörig betrachtet wird, vorhanden ist. Somit ist zwischen einem einschiebbaren Schwingungsdämpfer und dem Innenraum ein mantelflächenartiger Hohlraum bildbar. Der Ring verlängert die Schraubenfeder vorteilhafterweise in formstabiler Weise in axialer Richtung, wobei die Beabstandung von dessen Innenwand vorteilhafterweise das Einschieben eines Schwingungsdämpfers mit geringem Aufwand ermöglicht.
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Die U-förmige Einfassung und das Fundament sind so aufeinander abgestimmt, dass ein Fundament des einen Fortsatzes zwischen die Schenkel der U-förmigen Einfassung eines weiteren Fortsatzes, insbesondere in formschlüssiger Weise, z. B. durch Innenflächen der Schenkel, einschiebbar ist. Damit wird vorteilhafterweise eine Verdopplung der Verlängerungserhöhung ermöglicht.
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Mittels Kaskadierung mehrerer Fortsätze lässt sicht vorteilhafterweise eine Vervielfachung der Verlängerungserhöhung erreichen. Eine Kaskadierung mehrerer Fortsätze kann als Fortsatzkaskade bezeichnet werden.
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Der Fortsatz ist aus einem elastisch verformbaren Material wie einem synthetischen Hartkautschuk gebildet. Das elastisch verformbare Material ermöglicht eine federnde Energieaufnahme in Längsrichtung. Die federnde Energieaufnahme durch das elastisch verformbare Material des Fortsatzes tritt insbesondere nach Überschreitung einer Mindestkraft in Wirkerscheinung. Durch die elastisch verformbare Ausbildung und die federnde Energieaufnahme kann vorteilhafterweise ein zum Tieferlegen des Fahrzeuges entferntes Schraubenfederstück in seiner Federwirkung in gewünschter Weise substituiert und das Federungsverhalten an den durch den Fortsatz bzw. eine Fortsatzkaskade verlängerten Federweg gezielt angepasst werden.
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Das Fundament kann vorteilhafterweise ein Massivteil sein. Das Massivteil geht vorteilhafterweise einstückig in die Schenkel über. Durch eine solche Ausbildung gelingt vorteilhafterweise die Ausbildung eines Fortsatzes, der die statischen und dynamischen Auflagerkräfte sicher aufnehmen kann und der eine lange Haltbarkeit und Funktionstüchtigkeit aufweist.
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Der Fortsatz kann an wenigstens einem Ende einen Anschlag haben. Auch können zwei Anschläge an beiden Enden des Fortsatzes vorgesehen sein. Der Anschlag kann in der Form einer Kappe oder eines Deckels ausgestaltet sein. In dem Massivteil kann auch ein Gewinde eingearbeitet sein. In das Gewinde wird ein ankerndes Element, z. B. eine Senkschraube, eingedreht. Genauso gut kann auch der Deckel mit einem Gewinde zum Eindrehen in das Massivteil ausgestaltet sein. Das feste Element wie Deckel, Anker oder Kappe bietet einen Halt. An dem Element stützt sich der Fortsatz gegenüber einem unterliegenden Bauteil wie dem Auflieger ab. Der Fortsatz muss in Bezug auf seine Abschnitte nicht gleich lang gestaltet sein. Einer der beiden Abschnitte kann kürzer als der andere Abschnitt sein. So kann der Abschnitt, der z. B. als Massivteil ausgestaltet ist, kürzer sein als der Abschnitt, der die U-förmigen Schenkel aufweist. Ein Unterschied zwischen den beiden Abschnitten kann ca. 5 mm zueinander betragen. Der eine Abschnitt steht in fortlaufender Verlängerung bis zu 5 mm über den anderen Abschnitt hinaus. Die Schraubenfedern erfahren Scherkräfte. Die Scherkräfte tragen zu einem seitlichen Ausbrechen des Fahrzeugs, in dem der Fortsatz eingebaut ist, bei. Werden die Scherkräfte durch das ankerartige Element abgefangen, so reduziert es die seitlichen Ausbrüche des Fahrzeugs bzw. fördert den Geradeauslauf des Fahrzeugs. Die Schraubenfeder verdreht sich weniger. Der Endanschlag verhindert ein Wandern, insbesondere der Schraubenfeder. Einer der Auflieger ist häufig drehbar gelagert. Einer der Auflieger ist häufig ortsfest angeordnet. Manchmal ist der Auflieger nicht vollständig senkrecht ausgerichtet. Durch Spureinstellungen werden schlecht eingestellte Auflieger kompensiert. Mittels Anker oder Endanschlag kann das Verkippen der Feder mit dem Federfortsatz reduziert werden.
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Der erfindungsgemäße Fortsatz kann vorteilhafterweise mit geringem Aufwand in eine Fahrwerksfederung eingebaut werden. Eine solche Fahrwerksfederung weist eine Schraubenfeder, einen ersten Auflieger, einen zweiten Auflieger und einen erfindungsgemäßen Fortsatz für die Schraubenfeder auf.
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Die erfindungsgemäße Fahrwerksfederung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz als seitlich an die Schraubenfeder anschließende Zwischenlage zwischen einem Ende der Schraubenfeder und einem Auflieger den Auflieger von der Schraubenfeder beabstandet. Wenn hier von „seitlich“ die Rede ist, so ist ein Anschluss an den (axialen) Enden der Schraubenfeder gemeint. Dadurch gelingt es, eine größere Längserstreckung zwischen dem ersten Auflieger und dem zweiten Auflieger zu erzeugen und damit den Federweg der Fahrzeugfederung vorteilhafterweise mit geringem Aufwand zu verlängern.
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Vorteilhafterweise verlängert der Fortsatz einer erfindungsgemäßen Fahrwerksfederung die Schraubenfeder in Wickelrichtung in an die Schraubenfeder anschmiegender Weise. Der Fortsatz kann somit vorteilhafterweise an den Windungsverlauf bzw. Steigungsverlauf eines Endes der Schraubenfeder angepasst ausgebildet sein.
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Dabei ist vorzugsweise der Fortsatz durch einen Abstand zwischen zwei Schenkeln eines U-förmigen Abschnitts auf einen Querdurchmesser eines Schraubenfederdrahtes der Schraubenfeder abgestimmt. Diese Abstimmung ist so, dass die Schraubenfeder durch ihre Enden den Fortsatz in Federdämpfungsrichtung der Schraubenfeder hält. Somit kann der Fortsatz mit der Feder fluchtend vorteilhafterweise ein rohrförmiges Stück bilden. Die gezielte Abstimmung ermöglicht vorteilhafterweise den vorübergehend sicheren und lösbaren Anschluss des Fortsatzes an die Schraubenfeder.
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Bei der erfindungsgemäßen Fahrwerksfederung ist vorteilhafterweise wenigstens einer der Auflieger mehrschichtig ausgebildet. Ein Auflieger kann insbesondere tellerartig gestaltet sein. Ein mehrschichtig ausgebildeter Auflieger ist vorteilhafterweise insbesondere mit einer dämpfenden Schicht und einer hartmetallischen Schicht aufgebaut. Durch die mehrschichtige Ausbildung können die Feder- bzw. Auflagerkräfte sicher aufgenommen und gezielt in ihrer Größe und ihrem Verlauf beeinflusst, d. h. abgestützt bzw. gedämpft, werden.
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Die Erfindung kann zusammen mit einem Verfahren für Höhenniveauregulierungen von Fahrwerksfederungen Anwendung finden. Das Verfahren eignet sich insbesondere für Höhenniveauregulierungen eines McPherson-Federbeins einer erfindungsgemäßen Fahrwerksfederung. Das Verfahren umfasst drei Schritte. Es erfolgt ein Höhengewinn in der Fahrwerksfederung durch erstens ein Spannen einer Schraubenfeder. Das Spannen der Schraubenfeder bewirkt ein Abheben der Schraubenfeder von einem Auflieger. Zweitens umfasst das Verfahren ein Aufstecken eines erfindungsgemäßen Federfortsatzes auf das eine Ende der Schraubenfeder. Dadurch kommt die Schraubenfeder zwischen Schenkeln des Fortsatzes zu liegen. Drittens umfasst das Verfahren ein Entspannen der Schraubenfeder bis sich die Schraubenfeder mittels des Fortsatzes kraftschlüssig auf dem Auflieger abstützt.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung kann auch darin gesehen werden, dass die Federcharakteristik bzw. die Schwingungsdämpfungseigenschaft des Kraftfahrzeuges durch den Fortsatz positiv beeinflusst werden kann. Je nach verwendetem Material und Höhe bzw. Steifigkeit des Fortsatzes kann die Federcharakteristik angepasst werden. So können kleinste Erschütterungen allein schon durch den Fortsatz aufgenommen werden. In den Fällen, in denen die Feder nahezu maximal gespannt ist, kann zusätzliche Bewegungsenergie in den Fortsatz eingeleitet werden, indem ein Material mit einem Formstabilitätsfaktor gewählt wird, der ab einer bestimmten senkrecht auf ihn einwirkenden Kraft hierzu seitlich – hier im Sinne von radial nach außen und innen – durchzuführende Ausweichbewegungen (im Sinne von Stauchungen) durchführen kann. Wird ein geräuschdämpfendes Material für den Fortsatz verwendet, zum Beispiel ein Hartgummi, so werden metallische Schlaggeräusche zwischen der in der Regel aus Federstahl hergestellten Schraubenfeder und dem Federteller vermieden. Tellerschrägen des Aufliegers können durch den Federfortsatz ausgeglichen werden. Es gibt Kraftfahrzeughersteller, die dem Nachrüstmarkt von Federnanbietern durch besondere Tellerformgebungen den Zugang erschweren wollen. Durch den Fortsatz wird mit dieser Praxis aufgeräumt. Die beiden metallischen Bauteile Auflieger bzw. Teller auf der einen Seite und Schraubenfeder auf der anderen Seite werden von einander beabstandet. Dabei ist der Federfortsatz ausschließlich auf die Federstärke angepasst. Die Tellerform ist von geringerer Bedeutung. Unebenheiten des Tellers können ausgeglichen werden. Der Federfortsatz ist auf die Feder durch die Ausnehmungsweite abgestimmt. Die Seite des Federfortsatzes, die auf dem Teller aufliegt, kann nahezu beliebig gestaltet werden. Die Gestaltung des Federfortsatzes ist für die hohen Präzisionsanforderungen unbedeutend. In einem gewissen Rahmen muss er auch dem Teller nicht nachgebildet oder nachgeformt sein.
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Ein weiterer Vorteil besteht in der dämpfenden bzw. bremsenden Führung der Schraubenfeder, wenn die einzelnen Gänge bzw. Schlaufen der Schraubenfeder anfangen, die Einfassung der Schraubenfeder, also die seitlichen Schenkel des Federfortsatzes, des nächsten Gangs bzw. der nächsten Schlaufe zu berühren. In dem Fall dämpft die seitliche Einfassung der U-förmigen Aufnahme, also der Schenkel, des Fortsatzes.
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Der Fortsatz ist so universell gestaltet, dass er sowohl zwischen unterem Auflieger und unterem Federende der Schraubenfeder als auch zwischen oberem Auflieger und oberem Ende der Schraubenfeder angeordnet werden kann. Die üblichen besonderen Gestaltungen der Auflieger, z. B. werden Federteller mit besonderen Nuten und Passerhöhungen versehen, bleiben unbeachtlich. Der Fortsatz ist nahezu universell einsetzbar. Es kann ein Fortsatz für unterschiedliche Modelle verwendet werden. Der Fortsatz ist auf die Feder abgestimmt. Der Fortsatz ist aber nicht auf den Auflieger abgestimmt. Der Fortsatz ist somit kraftfahrzeugherstellerunabhängig, insbesondere im Sinne eines Nachrüstteils, einsetzbar. Typische Federngrößen sind Federn von 16 mm Durchmesser. Typische Federhöhen gehen bis zu 1000 mm. Der Fortsatz muss nur auf den Durchmesser der Feder abgestimmt sein. Ob der Federteller einen Durchmesser von 20 mm, 30 mm oder noch mehr hat, ist unbedeutend.
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Die Form des Fortsatzes ist steckbar gestaltet. Einzelne Ringe eines Fortsatzes können einen nächsten Ring zwischen ihren Schenkeln aufnehmen.
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Der Einbau der Federfortsätze ist einfach und kann schnell durchgeführt werden. Es muss nicht mehr das gesamte Federbein ausgebaut werden. Die Montageart zeichnet sich durch einen federbeinlosen Einbau aus. Eine Feder ist von einem ihrer beiden Federteller durch ein Federspannen soweit abzuheben, dass ein Monteur seitlich den Federfortsatz unterschieben kann. Die eine Hälfte des Federfortsatzes wird auf einzelnen Gängen der Schraubenfeder aufgesteckt. Nach einer Entspannung der gespannten Feder, sodass die Feder sich wieder auf den Federteller zu bewegt, liegt der Federfortsatz auf der einen Seite auf dem Teller auf und auf der anderen Seite klammert er an dem Ende der Schraubenfeder. Innerhalb von wenigen Minuten der Montage kann ein tiefergelegtes Fahrzeug wieder seine ursprüngliche Höhe annehmen. Soll das Fahrzeug wieder tiefer gelegt werden, so muss die jeweilige Schraubenfeder nur wieder durch Spannen von dem Federteller abgehoben werden und danach kann der Federfortsatz von dem Ende der Schraubenfeder abgezogen werden. Die Höhenregulierung kann im verbauten Zustand innerhalb des Kraftfahrzeuges durchgeführt werden. Das Federbein verbleibt an seiner eingebauten Stelle.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Federfortsatz zum Ausgleich von üblichen Setzungserscheinungen benutzt werden kann. Federn setzen sich im Laufe der Zeit. So ist es bekannt, dass Fahrzeuge, die zum Beispiel 40 mm tiefer gelegt worden sind, im Laufe eines Jahres um weitere 10 mm absinken. Wird das Höhenniveau des Fahrzeugs schon am unteren, möglichen Rand angesiedelt, kann das Setzen dazu führen, dass ein Fahrzeug nicht mehr ausreichend Bodenfreiheit hat und damit nicht mehr einsatzfähig ist. Das zusätzliche Setzen kann innerhalb von wenigen Minuten durch bis zu vier Federfortsätze nachträglich ausgeglichen werden. Im gleichen Sinne können permanent ausgeführte Auflastungen des Fahrzeuges kompensiert werden, ohne dass neue Federn für das Fahrzeug verbaut werden müssen. Werden zum Beispiel Autogasanlagen nachträglich in einem Kraftfahrzeugkofferraum eingebaut, so erhöht sich das Gewicht des Fahrzeugs i. d. R. um mehr als 50 kg. Der hintere Teil des Fahrzeugs sinkt in Folge des Gastanks ab. Werden wenigstens in dem hinteren Teil des Fahrzeugs, also in den Federbeinen der Hinterachse Federverlängerungen wie die erfindungsgemäßen Federfortsätze eingesetzt, so kann das Absinken des Fahrzeugs ausgeglichen werden. Durch die Auflastung sinken übliche Personenkraftwagen erfahrungsgemäß ebenfalls um ca. 10 mm ab. Das bedeutet, ein entsprechender Federfortsatz sollte wenigstens eine Höhe von 8 mm oder 10 mm haben.
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Eine Ursache für ein seitliches Ausbrechen eines Fahrzeugs ist in der unsymmetrischen Ausgestaltung der Feder zu finden. Laufen die Federenden nicht symmetrisch, z. B. um 180° gegenüberliegend in unterschiedlichen Ebenen, aus, so neigt das Fahrwerk zu einer Seite. Dies führt zu einem Verzug des Fahrzeugs in eine seitliche Richtung. Dieser Situation kann durch eine Federdrahtverlängerung vorgebeugt werden. Die U-förmigen Schenkel können einen Stöpsel aufnehmen. Der Stöpsel kann zwischen die U-förmigen Schenkel eingeschoben werden. Der Federfortsatz reicht über das Ende der Schraubenfeder hinaus. Das leere Ende des Federfortsatzes wird mit einem in der Länge anpassbaren Stöpsel aufgefüllt. Der Stöpsel kann zum Beispiel abschneidbar in ungefähr der gleichen Dicke wie der Federdraht ausgestaltet sein. Der Federdraht hat den gleichen Querdurchmesser wie der Stöpsel. Der Federdraht wird durch den Stöpsel verlängert. Der Federdraht und der Stöpsel liegen zwischen den Schenkeln. Selbst nicht gerade ausgerichtete Schraubenfedern, z. B. minderwertige Federn, können so nachträglich mit Hilfe eines oder mehrerer Stöpsel nachgebessert werden. Die Federlänge lässt sich, insbesondere durch die Länge des Stöpsels, abstimmen. Zum Festlegen des Stöpsels können in dem Federfortsatz durchgreifende Löcher vorgesehen sein, durch die ein Stift oder eine Poppniete durchgesteckt werden kann. Der Stöpsel wird durch die Niete festgesetzt. Der Stöpsel liegt im Endbereich des Federfortsatzes. Durch querverlaufende Feststellmittel wie Stifte, z. B. zwei Stifte, werden Stöpsel und Federfortsatz fest miteinander verbunden. Das oder die Feststellmittel liegen rechtwinklig zu der Erstreckung des Stöpsels. Das Ende kann zusätzlich noch durch den Anker bzw. den Anschlag verstärkt werden. Der Anker kann ein angespritztes Ende sein. Der Anker kann auch eine Metallkappe sein, die z. B. einvulkanisiert ist. Die Metallkappe kann in dem Federfortsatz eingespritzt sein. Mit Hilfe des Stöpsels und ggf. des Ankers wird das Ausbrechen des Fahrzeugs aus dem Geradeauslauf reduziert. Die Spurstabilität wird verbessert. Selbst toleranzbehaftete Federn, insbesondere in Bezug auf die Federlängen, können verbessert werden. Der Stöpsel kann Längen zwischen 5 mm und 50 mm einnehmen. Ein Standardstöpsel, der z. B. 50 mm lang ist, kann in seiner Länge durch Abschneiden abgestimmt werden. Solche Längen verfälschen das Federverhalten nicht sonderlich. Gleichzeitig verbessert der Stöpsel die Lagestabilität der Feder und damit des Fahrwerks. Lenkkräfte werden mit Hilfe eines oder zweier Stöpsel ausgeglichen. Auf Grund des Federgangs steht eine Feder in der Regel nicht ganz senkrecht. Durch den Stöpsel wird die senkrechte Lage erleichtert eingenommen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Schenkel auch unterschiedlich lang sein. Der massive Block, der die fundamentartige Basis darstellt, und die Schenkel sind einstückig aus einem Metall wie z. B. Aluminium hergestellt. Die Schenkel öffnen in einen ungleichmäßigen Mund bzw. lichten Raum. Der an der Innenseite umlaufend vorhandene Schenkel muss nicht die gleiche Höhe wie der äußere Schenkel haben. Der äußere Schenkel kann höher sein.
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Der Fortsatz sieht in einer Ausgestaltung auf einer Seite, die vorzugsweise die Unterseite des Fortsatzes ist, wie eine nachgebildete Feder aus. Die untere Hälfte des Fortsatzes hat die Form eines in Längsrichtung durchgeschnitten, insbesondere halbierten Federdrahtes. Auf der anderen Seite, die vorzugsweise die Oberseite ist, hat der Fortsatz eine wannenartige Gestaltung. Wobei wannenartig in dem Sinne zu verstehen ist, dass es eine gerundete Aufnahmeform mit seitlichen Schenkeln ist.
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Die Unterseite ist bei einem Einsatz des Fortsatzes an dem oberen Federende, also zwischen oberem Federende und oberem Federteller, die Oberseite des Fortsatzes, weil der Fortsatz in umgedrehter Lage eingebaut ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist auf der die Feder nachgebildeten Seite eine Nut. Die Nut ist für die Aufnahme eines Dämpfungsgummis umlaufend in dem ringartig geformten oder gebogenen Block eingelassen. Das Dämpfungsgummi deckt vorteilhafter Weise nur Unterseite der fundamentartigen Basis ab. Dies stellt eine materialsparende und zugleich das Geräuschverhalten, wie z. B. Schlag- und Klopfgeräusche reduzierende, verbessernde Maßnahme dar.
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Der Fortsatz ist ansteigend der Gangsteigung der aufnehmenden Fahrwerksfederung des Kraftfahrzeuges nachgebildet. Der Fortsatz kann somit der Rundung des untersten Gangs der Fahrwerksfeder in anliegender Weise folgen. Die Vertiefung der wannenartigen Aufnahme ist im Vergleich zu der aufnehmenden Feder schwächer gerundet, sodass sich eine breitere Wanne als die Oberfläche der unteren Feder ergibt.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Fortsatz nicht vollständig geschlossen. Der Fortsatz ist ein geöffneter Ring, dessen Enden in unterschiedlichen Ebenen liegen. Der Fortsatz überspannt nahezu eine Umrundung, er überstreicht einen Winkelbereich zwischen 300° und 350°.
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Der Fortsatz kann an einer Seite durch einen Anschlag abgeschlossen werden. Die einzulegende Fahrwerksfeder wird durch den Anschlag an dem seitlichen Auswandern gehindert.
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Der Fortsatz lässt sich auch als Distanzspirale bezeichnen. Der Fortsatz ist in paralleler Anlagerung an den untersten Gang bzw. obersten Gang der Feder zur Steigerung der Axialerstreckung der Fahrwerksfeder bestimmt. Der Fortsatz verlängert die einhüllende Gestalt der Feder, die tunnelartige Form, in seitlicher Erstreckung.
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Der Fortsatz kann auch als Distanzring bezeichnet werden. Der Fortsatz kann auch als offenes Federlager durch kraftschlüssige Anlagerung bezeichnet werden. Der Fortsatz hat eine Höhe, sodass die Höhe die Fahrwerksfeder um wenigstens einen weiteren Federgang in Längserstreckung verlängert. Die Feder wird in Längsrichtung fortgesetzt. Die Höhe des Fortsatzes übersteigt die Höhe bzw. den Durchmesser des Federdrahts. Die Höhe des Fortsatzes ist größer als der Durchmesser des gewickelten Stahls der Feder.
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Der Fortsatz dient als zusätzliche Zwischenlage zwischen dem Federteller mit seinen üblichen Dämpfungslagen und Deckgummis und der eigentlichen Fahrwerksfeder. Die Zwischenlage verlängert die Feder. Die Zwischenlage dient als Federverlängerung. Die Federverlängerung ist so universell gestaltet, dass sie in die Dämpfungsmatte eines beliebigen Federtellers eingreifen kann.
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Fahrwerke werden häufig dadurch abgesenkt, dass die Fahrwerksfedern verkürzt werden. Statt den Federdraht in Wicklungsrichtung fortzusetzen, wird die gesamte Feder durch den Fortsatz in ihrer Evolventenstruktur verlängert.
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Die Erfindung kann nicht nur in üblichen Personenkraftfahrzeugen, sondern auch in Hubfahrzeugen, Gabelstaplern, Lastkraftfahrzeugen und Anhängern wie Aufliegern zum Gütertransport verwendet werden.
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Figurenbeschreibung
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Die Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, wobei
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1 eine Schrägansicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fortsatzes als Teil eines Federbeins mit Schwingungsdämpfer,
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2 eine Schrägsicht auf das Detail A aus 1,
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3 eine Schrägansicht auf eine zweite Ausführungsform eines als Massivteil ausgeführten erfindungsgemäßen Fortsatzes als Teil eines Federbeins mit Schwingungsdämpfer,
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4 eine Schrägsicht auf den Fortsatz aus 3 und einen Teil der Schraubenfeder,
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5 eine Schrägansicht auf eine dritte ringförmige Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fortsatzes als Teil eines Federbeins mit Schwingungsdämpfer,
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6 eine Schrägansicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwerksfederung mit drei erfindungsgemäßen Fortsätzen als Teil eines Federbeins mit zwei Aufliegern und einem Schwingungsdämpfer,
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7 einen Querschnitt durch die beiden oberen Fortsätze und die Schraubenfeder aus 6,
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8 einen Federfortsatz mit einem Stöpsel,
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9 einen etwas anders gestalteten Federfortsatz mit einem Stöpsel,
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10 eine weitere Ausgestaltung eines Fortsatzes mit einem Federteller und einer Feder,
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11 einen vergrößerten Ausschnitt des Endes des Fortsatzes nach 10 des Bereichs A
zeigt.
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Nachfolgend werden drei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fortsatzes und eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwerksfederung anhand der Figuren näher beschrieben.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fortsatzes 1. Der Fortsatz 1 ist hier Teil eines Federbeins, von dem nur der untere Federteller 62, der Fortsatz 1 und ein Teil der Schraubenfeder 4, sowie der untere Teil eines Schwingungsdämpfers 92 dargestellt ist.
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Der Fortsatz 1 stützt die Schraubenfeder 4 gegen den Federteller 62 ab. Die Schraubenfeder 4, der Fortsatz 1 und der Schwingungsdämpfer 92 stehen vom Federteller 62 entlang der Längsrichtung 104 der Schraubenfeder 4 ab.
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Der Fortsatz 1 ist kreisbogenförmig ausgebildet. Der Fortsatz 1 liegt auf dem Federteller 62, welcher als weiterführendes Bauteil 60 fungiert, auf. Der Fortsatz 1 ist an einem bis zu einem Ende 8 der Schraubenfeder 4 reichenden Federabschnitt 12 angebracht.
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Der Federabschnitt 12 ist für einen Anschluss an einem Querdurchmesser 16 eines ringförmigen Schraubenfederdrahtes 20 der Schraubenfeder 4 bestimmt.
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In 1 ist eine strichlierte Ellipse mit dem Bezugszeichen A angezogen, welche die in 2 dargestellte Detailansicht abgrenzt. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, besteht der Fortsatz 1 aus zwei parallel verlaufenden Fortsatzabschnitten 24, 28. Der Fortsatzabschnitt 24 ist als ein fundamentartiger Block 32 ausgebildet. Der andere Fortsatzabschnitt 28 ist als eine U-förmige Einfassung 36 ausgebildet. Die U-förmige Einfassung 36 steht aus einer Seite 40 des Fundaments 32 heraus.
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Die U-förmige Einfassung 36 weist zwei Schenkel 48, 52 auf. Die U-förmige Einfassung 36 ist in ihrer lichten Breite 44 zwischen den beiden Schenkeln 48, 52 der U-förmigen Einfassung 36 auf den Querdurchmesser 16 des Schraubenfederdrahtes 20 abgestimmt.
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Der Federabschnitt 12 der Schraubenfeder 4 ist bis zu einem Gang 56 der Schraubenfeder 4 von dem Fortsatz 1 formschlüssig einfassbar. Der fundamentartige Block 32 überträgt an der der Einfassung 36 abgewandten Seite 41 die Federkraft kraftschlüssig auf das weiterführende Bauteil 60. Das weiterführende Bauteil 60 fungiert als Auflieger 61. Das weiterführende Bauteil ist in der ersten Ausführungsform als Federteller 62 ausgeführt.
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Der Fortsatz 1 liegt in der ersten Ausführungsform mit seinem Fundament 32, genauer mit seiner der Einfassung 36 abgewandten Seite 41, in einer Ebene auf dem Federteller 62 auf.
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Der Fortsatz 1 hat eine an den Federteller 62 unangepasste Oberflächengestaltung, d. h. der Fortsatz 1 ist, insbesondere entlang der Seite 41, so gestaltet, dass er trotz unterschiedlicher Kontaktflächenbeschaffenheit des weiterführenden Bauteils 60 seine Funktion ausführen kann. Die Oberflachengestaltung des Fortsatzes 1 ist flächengleich zum Federteller 62 ausgebildet, damit der Fortsatz 1 seine Auflagerfunktion optimal erfüllen kann. Die Oberflächengestaltung des Fortsatzes 1 erstreckt sich in der Verlängerung eines Federgangs 64 der Schraubenfeder.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, entspricht der Fortsatz 1 in seiner hohlzylinderartigen Dicke einer Gesamtdicke zwischen der Innenseite und der Außenseite der lichten Breite 44 und den Dicken 45 der Schenkel 48, 52. Diese Passung kann vorteilhafterweise in einem Toleranzband von +/–10 % erfolgen.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fortsatzes 1. Hier ist der Federteller 62 als weiterführendes Bauteil 60, auf dem die Schraubenfeder 4 sich mittelbar über den Fortsatz 1 abstützt, im Unterschied zur ersten Ausführungsform in sich an den gangmäßig konstant ansteigenden Windungsverlauf der Schraubenfeder 4 anschmiegend ausgebildet. Sowohl der Federteller 62 als auch die Schraubenfeder 4, sowie der Fortsatz 1 als Zwischenlage, weisen einen sich paarweise aneinander anschmiegenden Verlauf auf. Der Fortsatz 1, insbesondere dessen Unterseite 41, ist hier nicht eben ausgebildet.
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Weiterhin ist der Fortsatz 1 gemäß der zweiten Ausführungsform mit einem Fundament 32 ausgestattet, das ein Massivteil ist. Wie aus beiden Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, geht der fundamentartige Block 32 bei der zweiten Ausführungsform des Fortsatzes 1 einstückig in die Schenkel 48, 52 über.
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5 zeigt eine dritte Ausführungsform des Fortsatzes 1, welcher wiederum in ein Federbein mit einer Schraubenfeder 4 und einem Schwingungsdämpfer 92 eingebaut ist. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind nur Teile der Schraubenfeder 4 und des Schwingungsdämpfers 92 dargestellt.
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Auch hier ist der Fortsatz 1 kreisbogenförmig ausgebildet, jedoch ist die Kreisbogenform im Unterschied zu den beiden ersten Ausführungsformen hier in sich geschlossen. Die Form des Fortsatzes 1 ist ringartig geschlossen. Die Form des Fortsatzes 1 bildet einen Ring 80. Der Ring 80 bietet eine besonders vorteilhafte Gestaltfestigkeit des Fortsatzes 1.
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Die Innenwand 76 des Rings 80 bildet sich aus einer freien Seite 42 des Fundaments 32 und einer Außenseite 85 eines Schenkels, hier des Schenkels 52, der U-förmigen Einfassung 36. Die Schraubenfeder 4 umfasst einen schlauchartigen Innenraum 84. Der schlauchartige Innenraum 84 nimmt in seinem axialen Zentrum den Schwingungsdämpfer 92 auf. Die U-förmige Einfassung 36 ist so gebildet, dass der dimensionsgrößere schlauchartige Innenraum 84 im Vergleich zu einem Außendurchmesser 88, der von dem Schwingungsdämpfer 92 abzunehmen ist, vorhanden ist. Der Schwingungsdämpfer 92 wird als zu dem Fortsatz 1 zugehörig betrachtet. Zwischen dem einschiebbaren Schwingungsdämpfer 92 und dem Innenraum 84 bildet sich ein mantelflächenartiger Hohlraum 96 aus.
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Die Figuren 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrwerksfederung 108, genauer den Großteil eines Federbeins einer Fahrwerksfederung 108. Die Fahrwerksfederung 108 weist je Federbein, von denen lediglich eines dargestellt ist, drei verschiedene Fortsätze 1, 2 und 3 auf.
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Die Fahrwerksfederung 108 weist je Federbein eine Schraubenfeder 4 auf. Weiters sind je Federbein ein erster, unterer, Auflieger 140 und ein zweiter, oberer, Auflieger 144 vorhanden.
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Der Fortsatz 1 ist als seitlich, d. h. an einem axialen Ende 8, hier das obere Ende 8, der Schraubenfeder, an die Schraubenfeder 4 anschließende Zwischenlage 112 zwischen dem Ende 8 der Schraubenfeder 4 und dem oberen Auflieger 144 ausgebildet. Der Fortsatz 1 beabstandet den oberen Auflieger 144 von der Schraubenfeder 4. In analoger Weise verhält es sich mit den Fortsätzen 2 und 3.
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Die beiden oberen Fortsätze 1 und 2 sind als obere ringförmige Abstandshalter ausgebildet. Der untere Fortsatz 3 ist als sich dem Verlauf des Windungsverlaufes der Schraubenfeder 4 und dem unteren Auflieger 140 anschmiegendes Bauteil ausgeführt.
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Durch die Kaskadierung der Fortsätze 1, 2 und 3 gelingt es eine größere Längserstreckung zwischen dem ersten Auflieger 140 und dem zweiten Auflieger 144 zu erzeugen. Durch die gezielte Anordnung der Fortsätze 1, 2 und 3 kann die relative Position der Schraubenfeder 4 zu den Aufliegern 140, 144 in gewünschter Weise beeinflusst werden.
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Die U-förmige Einfassung 36 und das Fundament 32 der beiden oberen Fortsätze 1 und 2 sind so aufeinander abgestimmt, dass das Fundament 32 des Fortsatzes 1 zwischen die Schenkel 48, 52 der U-förmigen Einfassung 36 des weiteren Fortsatzes 2 einschiebbar ist (7).
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Diese Einschiebung erfolgt hier in formschlüssiger Weise, und zwar durch Innenflächen 100 der Schenkel 48, 52 (7). Damit wird im Hinblick auf die Fortsätze 1 und 2 eine Verdopplung der Verlängerungserhöhung ermöglicht.
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Bei der Fahrwerksfederung 108 verlängern der Fortsatz 1 und der Fortsatz 3 die Schraubenfeder 4 in Wickelrichtung 116 in an die Schraubenfeder 4 anschmiegender Weise. Der Fortsatz 1 und der Fortsatz 3 sind durch einen Abstand zwischen zwei Schenkeln 48, 52 ihres jeweiligen U-förmigen Abschnitts 36 auf den Querdurchmesser 16 des Schraubenfederdrahtes 20 der Schraubenfeder 4 abgestimmt. Die Abstimmung ist so, dass die Schraubenfeder 4 durch ihre Enden 8 den Fortsatz 1 und den Fortsatz 3 in Federdämpfungsrichtung 128 der Schraubenfeder 4 hält.
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Der Fortsatz 1 bildet mit der Feder fluchtend ein rohrförmiges Stück, man könnte auch von einer Baueinheit sprechen. Durch die Kaskadierung bzw. durch das Zusammenstecken der Fortsätze 1, 2 und 3 mit der Schraubenfeder 4 entsteht bei der dargestellten Ausführungsform der Fahrwerksfederung 108 das rohrförmige Stück bzw. die Baueinheit.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, ist der untere Auflieger 140 tellerartig gestaltet. Der obere Auflieger 144 ist flachtellerartig gestaltet. Der Auflieger 140 ist mehrschichtig aufgebaut. Der Auflieger 144 ist hier ebenfalls mehrschichtig aufgebaut. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Auflieger 140, 144 zweischichtig aufgebaut. Die dem Fortsatz 3 zugewandte Seite des Aufliegers 140, sowie die dem Fortsatz 2 zugewandte Seite des Aufliegers 144 sind je mit einer dämpfenden Schicht 136 aufgebaut. An die dämpfende Schicht schließt auf der vom Fortsatz 2 und 3 jeweils abgewandten Seite eine hartmetallische Schicht 132 an.
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In allen hier vorgestellten Ausführungsformen ist der Fortsatz 1 aus einem elastisch verformbaren Material gebildet. Das elastisch verformbare Material ist hier ein synthetischer Hartkautschuk. Der Fortsatz 1 ermöglicht mittels der elastisch verformbaren Ausbildung eine federnde Energieaufnahme in Längsrichtung 104, insbesondere nach Überschreitung einer Mindestkraft. Die Längsrichtung 104 fällt mit der Federdämpfungsrichtung 128 zusammen (6).
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Mittels des vorgestellten Fortsatzes ist ein Verfahren für Höhenniveauregulierungen von Fahrwerksfederungen realisierbar. Das Verfahren bzw. der Fortsatz eignen sich insbesondere für McPherson-Federbeine einer Fahrwerksfederung. Das Verfahren umfasst im Wesentlichen drei Schritte. Zunächst wird ein einem ersten Schritt durch ein Spannen der Schraubenfeder 4 eines Federbeins ein Höhengewinn erzielt, wodurch ein Abheben der Schraubenfeder 4 von einem Auflieger 60, 61, 62, 140, 144 bewirkt wird. Im zweiten Schritt erfolgt ein Aufstecken eines Federfortsatzes 1, 2, 3 auf ein axiales Ende 8 der Schraubenfeder 4. Ein Federfortsatz 1, 2, 3 kann auch auf einen anderen Fortsatz aufgesteckt werden, wodurch eine Kaskadierung ermöglicht wird. Durch die Kaskadierungsmöglichkeit ist eine Fortsatzkaskade ausbildbar. Das Aufstecken erfolgt in der Weise, dass die Schraubenfeder 4 bzw. ein Fortsatz zwischen Schenkeln 48, 52 eines Fortsatzes 1 zu liegen kommen. Im dritten Schritt erfolgt ein Entspannen der Schraubenfeder 4 bis sich die Schraubenfeder 4 mittels des Fortsatzes 1 bzw. der Fortsatzkaskade 1, 2, 3 kraftschlüssig auf dem zumindest einen Auflieger 60, 61, 62, 140, 144 abstützt.
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Wie in 8 dargestellt kann der Federfortsatz 3 mit einem Stöpsel 5 aufgefüllt werden. Der Stöpsel 5 wird mit einem Festlegemittel, das durch ein Loch 6 durchgreifen kann, gegen Herausrutschen gesichert. Das Ende 8 des Fortsatzes 3 ist mit einem Anschlag 7 abgeschlossen. Der Anschlag 7 stellt einen festen Gegenstand dar. Der Anschlag 7 schließt den Fortsatz 3 fest gegen eine Anlagefläche wie eine Erhebung in einem Auflieger 61 ab. Die Feder 4 wird durch den Stöpsel 5 in eine andere Richtung verlängert als der Fortsatz 3 die Feder 4 verlängert. Der Federfortsatz 3 ist tunnelartig gestaltet. Eine ringförmige Aufnahme des Fortsatzes 3 wird über die Feder 4 umschließend übergestülpt.
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Wie in 9 dargestellt kann der Federfortsatz 3 auch nach offen oben ausgestaltet sein. Das Ende 8 der Feder 4 wird durch den Stöpsel 5 so verlängert, dass die beiden Enden der Feder 4 symmetrisch enden. Der Anschlag 7 stützt sich an dem Auflieger 61 ab. Der Anschlag 7, der das Ende 4 des Federfortsatzes 3 abschließt, reduziert die Verdrehneigung der Feder 4. Durch einen Durchgriff, der wie ein Loch 6 gestaltet sein kann, ist ein Festlegemittel durchzustecken. Das Festlegemittel kann eine (nicht dargestellte) Niete oder ein (nicht dargestellter) länglicher, insbesondere kreisrunder Stift sein.
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10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fortsatzes 201 im eingebauten Zustand, also zwischen Federteller 262 und Schraubenfeder 204. Der Ausschnitt A der 10 ist vergrößert in 11 dargestellt. 10 zeigt die Schraubenfeder 204 mit ihrer Wickelrichtung 316. Der Fortsatz 201 folgt der Feder 204 entlang nahezu eines Gangs 264 der Feder. Der Fortsatz 201 liegt auf dem Federteller 262, wobei zum Federteller 262 auch alle zusätzlichen Bauteile, wie zum Beispiel Auflagen und Dämpfungsmatten, gezählt werden. Die Feder 204 wickelt sich entlang der Längsrichtung 304 fort. In Richtung der Längsrichtung 304 verlängert der Fortsatz 201 die Feder 204. Die Feder 204 umrundet den Schwingungsdämpfer 292.
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Wie in 11 zu sehen ist, fasst der Fortsatz 201 über den Schenkel 248 den Schraubenfederdraht 220 an der äußeren Seite ein. Hierzu ist der Schenkel 248 länger gezogen als der auf der inneren Seite angeordnete Schenkel 252. Der Federdraht 220 wird durch den Schenkel 248 seitlich begrenzt. Der Schraubenfederdraht 220 hat einen Querdurchmesser 216, dem die U-förmige Einfassung 236 nachgebildet ist. Der Schraubenfederdraht 220 ruht auf dem fundamentartigen Block 232. Der fundamentartige Block 232 ist überwiegend ein hartmetallischer Fortsatz 332, in dem eine Nut eingelassen, z. B. eingefräst, ist, damit ein Dämpfungsgummi 336 in die Nut eingeklemmt werden kann. Das Dämpfungsgummi 336 schließt den hartmetallischen Block 332 an seiner Unterseite ab. Die abgewandte Seite 241 mündet in das Dämpfungsgummi 336, das in einem Klemmsitz in der Nut, die dem Gang 264 des Fortsatzes 201 folgt, sitzt. Die obere Seite 240 ist für die Aufnahme der Unterseite der Feder 204 ausreichend breit gestaltet. Der Fortsatz 201 ist ein ungleichmäßig an seinen Rändern in die Schenkel 248, 242 hochgezogener massiver Metallblock 332. Der Metallblock 332 aus Aluminium lagert an dem Federstahl des Schraubenfederdrahts 220 mit der Einfassung 236. Die Oberflächen des Metallblocks 332 sind gerundet ausgeführt. Zulaufende Kanten befinden sich jeweils ausschließlich an den Enden der Schenkel 248 und 252.
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Die Querschnittsansicht durch den Fortsatz 201 kann auch als sesselartig bezeichnet werden, wobei der fundamentartige Block 232 das Gestell bzw. den Fuß des Sessels bildet. Der fundamentartige Block 232 ist mit der Einfassung 236 verbunden, auf der die Schraubenfeder 204 ruht. Die Oberseite 240 ist dabei so ausgebildet, dass eine ausgetiefte Sitzfläche gebildet wird, in der die Schraubenfeder 204 aufgenommen ist. Der Außenschenkel 248 bildet die Lehne des Sessels. Der dämpfende Einsatz 336 ist in einer Nut 337, die in den fundamentartigen Block 232 eingebracht ist, befestigt. Denkt man sich eine Mittellinie durch den fundamentartigen Block 232, so befinden sich die Nut 337 und somit auch der dämpfende Einsatz 336 in der Mitte des fundamentartigen Blocks 232. Die Schraubenfeder 204 ruht jedoch nicht in der Mitte des fundamentartigen Blocks 232, sondern ist zur Außenkante des Fortsatzes 201 hin verschoben. Der Mittelpunkt der Schraubenfeder 204 befindet sich nicht senkrecht über der Nut 337.
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Die Höhe des Fortsatzes
201 bleibt über den ganzen Umfang gleich, so dass um den Umfang herum eine gleichmäßige Erhöhung der Schraubenfeder
204 erzielt wird. Der Fortsatz
201 bildet keinen geschlossenen Ring, sondern ist in der Art eines Springrings unterbrochen und ein sich über ca. 45° erstreckender Bereich ist offen. Bezugszeichenliste
| 1 | Fortsatz |
| 2 | Fortsatz |
| 3 | Fortsatz |
| 4 | Schraubenfeder |
| 5 | Stöpsel |
| 6 | Loch, insbesondere für Festlegemittel |
| 7 | Anschlag |
| 8 | Ende |
| 12 | Federabschnitt |
| 16 | Querdurchmesser |
| 20 | Schraubenfederdraht |
| 24 | Fortsatzabschnitt |
| 28 | Fortsatzabschnitt |
| 32 | fundamentartiger Block |
| 36 | U-förmige Einfassung |
| 40 | Seite |
| 41 | abgewandte Seite |
| 42 | freie Seite |
| 44 | lichte Breite |
| 45 | Dicke |
| 48 | Schenkel |
| 52 | Schenkel |
| 56 | Gang |
| 60 | weiterführendes Bauteil |
| 61 | Auflieger |
| 62 | Federteller |
| 64 | Federgang |
| 76 | Innenwand |
| 80 | Ring |
| 84 | Innenraum |
| 85 | Außenseite |
| 88 | Außendurchmesser |
| 92 | Schwingungsdämpfer |
| 96 | Hohlraum |
| 100 | Innenfläche |
| 104 | Längsrichtung |
| 108 | Fahrwerksfederung |
| 112 | Zwischenlage |
| 116 | Wickelrichtung |
| 128 | Federdämpfungsrichtung |
| 132 | hartmetallische Schicht |
| 136 | dämpfende Schicht |
| 140 | erster Auflieger |
| 144 | zweiter Auflieger |
| 201 | Fortsatz |
| 204 | Schraubenfeder |
| 216 | Querdurchmesser |
| 220 | Schraubenfederdraht |
| 232 | fundamentartiger Block |
| 236 | Einfassung, insbesondere U-förmig |
| 240 | Seite, insbesondere obere Seite |
| 241 | Seite, insbesondere abgewandte Seite |
| 248 | Schenkel, insbesondere Außenschenkel |
| 252 | Schenkel, insbesondere Innenschenkel |
| 262 | Auflieger |
| 264 | Federgang |
| 292 | Schwingungsdämpfer |
| 304 | Längsrichtung |
| 316 | Wickelrichtung |
| 332 | Hartmetallischer Fortsatz |
| 336 | Dämpfender Einsatz |
| 337 | Nut |
| A | Ausschnitt |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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