DE2237516A1 - Torsionselastisches federungselement, insbesondere drehfederachse fuer ein fahrzeug, und verfahren zum herstellen eines federungselementes - Google Patents

Description

• "Torsionselastisches Federungselement, insbesondere Drehfederachse für ein Fahrzeug, und Verfahren zum Herstellen eines Federungselementes" Die Erfindung betrifft ein torsionselastisches Federungselement, insbesondere Drehfederachse für ein Fahrzeug, mit einem Hohlkörper, mit einem darin untergebrachten und gegenüber diesem um seine Längsachse drehbaren Drehkörper und mit einem zwischen dem Hohlkörper und dem Drehkörper angeordneten, mit beiden Körpern verbundenen und den Hohlraum zwischen diesen Körpern in radialer Richtung ausfüllenden Federkörper, und ein Verfahren zum Herstellen eines Federungselementes.
• Es sind als Torsionsbuchsen ausgebildete Federungselemente bekannt, die einen im Querschnitt kreisförmigen Außenring und einen koaxial dazu angeordneten, ebenfalls im Querschnitt kreisförmigen, wesentlich kleineren Innenring aufweisen, wobei an die beiden aus Stahl bestehenden Ringe ein den Zwischenraum zwischen den Ringen in radialer Richtung ausfüllender Gummiring anvulkanisiert ist. Diese Torsionsbuchsen werden in Drehfederachsen für ein Fahrzeug in der Weise eingebaut, daß der Außenring am Hohlkörper und der Innenring am Drehkörper insbesondere formschlüssig befestigt werden. Eine solche Ausbildung einer Drehfederachse ist verhältnismäßig teuer und aufwendig (DT-OS 1 630 901).
• Es sind auch torsionselastische Federungselemente bekannt, zwischen deren Hohlkörper und Drehkörper eine Schnur oder eine Walze aus nachgiebigem Werkstoff eingelegt ist, wobei die Schnur oder Walze sowohl mit dem Hohlkörper als auch mit dem Drehkörper formschlüssig verbunden ist. Das Einbringen der Walzen oder Schnüre in die Hohlräume zwischen dem Drehkörper und dem Hohlkörper ist ebenfalls sehr aufwendig und erfordert hohe Fertigungskosten. Außerdem kann die Drehlage des Drehkörpers im Hohlkörper nicht nach Belieben bestimmt werden, sondern hängt von den jeweiligen Formschlußverbindungen zwischen dem Federkörper einerseits und dem Drehkörper bzw. dem Hohlkörper andererseits ab (DT-PS 936 835).
• Die Erfindung hat ein einfach und billig herstellbares Federungselement zur Aufgabe. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Federkörper aus einem schäumbaren, elastischen Kunststoff besteht und daß seine Seitenflächen durch je eine mindestens während des Ausschäumens wirksame Trennwand bestimmt sind. Der schäumbare, elastische Kunststoff, insbesondere Polyurethanschaum, und sein Einbringen in die durch die Trennwände begrenzte Kammer ist wesentlich billiger als das Herstellen und das Anbringen sowohl der bekannten Torsionsbuchsen als auch der bekannten Walzen oder Schnüre aus nachgiebigem Werkstoff. Der Zwischenraum zwischen dem Hohlkörper und dem Drehkörper kann auf seiner ganzen Länge oder auch nur in Abschnitten ausgeschäumt werden. Die Drehlage des Drehkörpers zum Hohlkörper ist nach Belieben wählbar. Wenn der schäumbare elastische Kunststoff, insbesondere bei Fettfreiheit, eine feste Verbindung mit den Wänden des Hohlkörpers und des Drehkörpers eingeht, so braucht keine oder nur eine wenig wirksame Formschlußverbindung zwischen dem Federkörper einerseits und dem Drehkörper bzw. Hohlkörper andererseits vorhanden zu sein.
• In weiterer Ausbildung ist die Seitenwand eine in den Hohlkörper von außen mit Haftsitz einsetzbare Scheibe. Diese Scheibe braucht nur so fest an dem Hohlkörper und/oder dem Drehkörper zu haften, daß sie dem Schäumdruck ohne Ausweichen standhält.
• Eine Abdichtung zwischen der Scheibe und dem Hohlkörper und/ oder dem Drehkörper ist nur insofern notwendig, als nicht zu viel Schaumstoff entweichen darf, der zur Bildung des Federkörpers fehlt oder benachbarte Teile beschädigt oder deren Wirkungsweise hemmt.
• Bei einer bevorzugten Ausbildung der Scheibe besteht diese aus einem solchen Werkstoff, z.B. Hartschaum, Gummi oder dgl., der eine Verdrehung des Drehkörpers gegenüber dem Hohlkörper zuläßt. Im Falle einer anfänglichen Formschlußverbindung zwischen der Scheibe und dem Hohlkörper oder dem Drehkörper muß diese mindestens im Bereich des Hohlkörpers oder des Drehkörpers während dessen erster Drehbewegung gegenüber dem Drehkörper oder dem Hohlkörper nach dem Ausschäumen des dazwischen befindlichen Zwischenraumes zerstört werden können.
• Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich ans den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser sind drei Federungselemente als Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 und 3 je ein als Drehfederachse für ein Fahrzeug ausgebildetes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, Fig. 2 und 4 je einen Schnitt nach Linie II-II bzw. IV-IV in Fig 1 bzw. Fig. 3,- Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel in gleicher Darstellung wie die Fig. 2 und 4.
• Ein an einem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen angebrachter, rohrförmiger, einen quadratischen Querschnitt aufweisender Hohlkörper 1 nimmt mit Abstand einen koaxial zu ihm angeordneten Drehkörper 2 auf, der massiv oder hohl sein kann und im Querschnitt ebenfalls quadratisch ausgebildet ist. Der Drehkörper 2 ist im Hohlkörper 1 drehbar. Am Drehkörper 2 ist ein Schwinghebel 3 befestigt, an dessen freiem Ende eine Radnabe 4 drehbar gelagert ist.
• Zwischen dem Hohlkörper 1 und dem Drehkörper 2 sind zwei Trennwände 5 und 6 angeordnet, die snfangs sowohl mit dem Hohlkörper 1 als auch mit dem Drehkörper 2 formschlüssig verbunden sind und bei der ersten Drehbewegung des Drehkörpers 2 gegenüber dem Hohlkörper 1 mindestens im Bereich des Drehkörpers und/oder des Hohlkörpers ohne großen Kraftsufwand zerstört werden, so daß sie eine Drehbewegung des Drehkörpers 2 gegenüber dem Hohlkörper 1 in Zukunft nicht beeinträchtigen. Die Trennwand 5 und 6 kann aus einem Hartschaumkörper oder dgl. bestehen.
• Im Abstand von dem im Hohlkörper 1 befindlichen Ende des Drehkörpers 2 ist eine Trennwand 7 eingesetzt, die aus Blech bestehen kann und mit Haftsitz im Innern des Hohlkörpers 1 gehalten ist. Die Trennwände 5 bis 7 können von außen in den Hohlkörper eingeschoben werden und begrenzen Kammern zur Aufnahme je eines Federkörpers 8 bzw. 9, der aus einem schäumbaren, elastischen Kunststoff, insbesondere Polyurethan, besteht und über Öffnungen 10 und 11 in die von den Trennwänden 5 bis 7 begrenzten Kammern eingebracht wird. Vor dem Einbringen des Werkstoffes zum Ausschäumen des Federkörpers 8 wird das freie Ende des Hohlkörpers 1 durch eine später entfernbare Wand abgedeckt. Diese Wand und die Trennwände 5 bis 7 brauchen die die Federkörper 8, 9 aufweisenden Kammern nur insoweit abzudichten, als nicht zuviel oder in schädigender Weise Schaumkunststoff nach außen austreten darf oder die Kammer von dem darin eingebrachten Schaumkunststoff nicht in ausreichender Weise zur Bildung eines wirksamen Federkörpers 8, 9 ausgefüllt wird.
• Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen nur dadurch, daß nur ein Federkörper 8a vorhanden ist und daß wie insbesondere Fig. 4 zeigt, der Drehkörper 2 eine andere Drehlage gegenüber dem Hohlkörper 1 als beim ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 einnimmt, wobei in Ruhelage ein Winkel von etwa 30 ° zwischen einander benachbarten Wänden des Hohlkörpers 1 und des Drehkörpers 2 vorhanden ist. Es ist möglich, den Drehkörper 2 in jeder beliebigen Drehlage zum Hohlkörper 1 einzuschäumen. Die Drehlage des Drehkörpers 2 gegenüber dem Hohlkörper 1 hat bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 den Vorteil gegenüber der Drehlage des Drehkörpers 2 zum Hohlkörper 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3, daß unter der Belastung des Schwinghebels der Verdrehwinkel unter Beanspruchung des Federkörpers 8, 9 wesentlich größer gehalten werden kann als beim ersten Ausführungsbeispiel. Wenn im Querschnitt gesehen die Seiten des Quadrates des Hohlkörpers 1 parallel zu den Seiten des Quadrates des Drehkörpers 2 eingeschäumt werden, das heißt der Drehkörper 2 eine entsprechende Ruhelage hat, so können bei einer Drehfederachse der rechte und der linke Schwinghebel gleich ausgebildet werden.
• Es ist ferner möglich, die Achsen des Hohlkörpers 1 und des Drehkörpers 2 im spitzen Winkel zueinander anzuordnen, Durch eine entsprechende Winkellage zwischen diesen beiden Achsen kann bei einer Drehfederachse der gewünschte Radsturz beim Ausschäumen in einfacher Weise hergestelit werden.
• Während bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 4 zwischen dem Federkörper 8, 9; 8a einerseits und dem Hohlkörper 1 bzw. dem Drehkörper 2 jeweils eine Formschlußverbindung vorhanden ist, haftet bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 der Federkörper sowohl an der Innenmantelfläche des Hohlkörpers Ib als auch an der im Abstand davon angeordneten Außenmantelfläche des Drehkörpers 2b, die beide im Querschnitt kreiszylindrisch ausgebildet sind. Für eine solche Verbindung ist eine sichere Haftung zwischen dem Federkörper 8b einerseits und den Körpern 1b bzw. 2b andererseits Voraussetzung.
• Während des Schäumvorganges kann eine solche Haftung herbeigeführt werden, wenn die Mantelflächen schmutzfrei, insbesondere fettfrei,sind. Eine entsprechende Verbindung ist bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 4 nicht erforderlich.
• Der Hohlkörper Ib kann auch in seinem äußeren Querschnitt kreisförmig ausgebildet sein. Es ist auch möglich, den im Querschnitt quadratischen Drehkörper 2 im Querschnitt kreisförmig und/oder den im Querschnitt kreisförmigen Drehkörper 2b im Querschnitt quadratisch auszubilden.

Claims (12)

Ansprüche

1. Torsionselastisches Federungselement, insbesondere Drehfederachse für ein Fahrzeug, mit einem Hohlkörper, mit einem darin untergebrachten und gegenüber diesem um seine Längsachse drehbaren Drehkörper und mit einem zwischen dem Hohlkörper und dem Drehkörper angeordneten, mit beiden Körpern verbundenen und den Hohlraum zwischen diesen Körpern in radialer Richtung ausfüllenden Federkörper, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Federkörper (8, 9; 8a; 8b) aus einem schäumbaren, elastischen Kunststoff besteht und daß seine Seitenflächen durch je eine mindestens während des Ausschäumens wirksame Trennwand (5 bis 7) bestimmt sind.

2. Federungselement nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Seitenwand (5 bis 7) eine in den Hohlkörper (1) von außen mit Haftsitz einsetzbare Scheibe ist.

3. Federungselement nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Scheibe (5, 6) aus einem Werkstoff, z.B. Hartschaum, besteht, der eine Verdrehung des Drehkörpers (2) gegenüber dem Hohlkörper (1) zuläßt.

4. Federungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Federkörper (8, 9; 8a) mit mindestens einem der mit Hohlkörper (1) und Drehkörper (2) bezeichneten Körper formschlüssig verbunden ist.

5. Federungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Federkörper (8b) mit mindestens einem der mit Hohlkörper (1b) und Drehkörper (2b) bezeichneten Körper haftend verbunden ist.

6. Federungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens an einer Seite des Federkörpers (8, 9) eine Trennwand (5 bis 7) vorgesehen ist.

7. Federungselement nach Anspruch 6 , dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei einem vom Ende des Hohlkörpers (1) entfernt angeordneten Federkörper (9) beidseitig des Federkörpers je eine Trennwand (6, 7) vorgesehen ist.

8. Federungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,mit einem Hohlkörper, dessen Hohlraum im Querschnitt als gleichmäßiges Polygon ausgebildet ist, und mit einen Drehkörper, dessen Außenmantel im Querschnitt als gleichartiges Polygon ausgebildet ist, wobei der Drehkörper innerhalb des Hohlkörpers um seine Längsachse drehbar ist, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die einander benachbarten Seiten der Polygone in ungespanntem Zustand des Federkörpers (8, 9) im Winkel, insbesondere in spitzen Winkel, zueinander angeordnet sind.

9. Federungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Achsen des Hohlkörpers (1) und des Drehkörpers (2) im Winkel, insbesondere im spitzen Winkel, zueinander verlaufen.

10. Verfahren zum Herstellen eines Federungselementes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Federkörper (1) ein nachgiebiger Schaumstoffkörper (8, 9) verwendet wird, der in einen mindestens während des Schäumvorganges abgeschlossenen Raum eingeschäumt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, c h e g e k e n n -z e i c h n e t , daß vor dem Schäumen der für die Aufnahme des Schaumkunststoffkörpers (8, 9; 8a; 8b) bestimmte Raum nach außen abgeschlossen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß mindestens die mit dem Schaunkunststoffkörper (8b) in Berührung kommende Wand einer der mit Hohlkörper (1b) und Drehkörper (2b) bezeichneten Körper vor dem Herstellen des Schaumkunststoffkörpers zur Bildung einer Haftverbindung zwischen diesem Schaumkunststoffkörper und der Wand gereinigt wird.

L e e r s e i t e