DE3403882C2

DE3403882C2 - Halterung eines Federendes einer, mit mindestens einem Federteller zusammenwirkenden Schraubendruckfeder

Info

Publication number: DE3403882C2
Application number: DE3403882A
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Douai Hastey
Original assignee: Ressorts Industrie, S.A., Douai
Priority date: 1983-02-08
Filing date: 1984-02-04
Publication date: 1989-04-27
Also published as: SE8400644L; DE3403882A1; FR2540586B1; SE457109B; SE8400644D0; IT1173238B; FR2540586A1; IT8419471A0

Abstract

Das erfindungsgemäße Federaggregat ist eine Verbindung einer Wendelfeder mit mindestens einem seiner Federteller mit der Maßgabe, daß mindestens eine der Federendwindungen, die mit ihrem zugehörigen Federteller in Kontaktberührung ist, eine Sekante in Bezug auf diesen Federteller ist, derart, daß die Achse des Federdrahtes, aus der sich die Federendwindung bildet, in dem vorbezeichneten Kontaktpunkt zur Oberfläche dieses Federtellers einen vorbestimmten Winkel (α) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halterung des Federendes einer, mit mindestens einem Federteller zusammenwirkenden Schraubendruckfeder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Halterung kann vorteilhaft in Mac Pherson-Federbeinen für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden.

Hierbei ist es bekannt, die Federendwindung der Schraubendruckfeder plan zu schleifen, so daß die Federstirnseite eben auf der Oberfläche des Federtellers aufliegt, d. h. eine in die Federendebene gelegte Tangente fällt in die Oberfläche des Federtellers bzw. liegt zur letzteren parallel.

In einer Federaufhängung mit einem radlastigen Federbein treten bestimmte Probleme hinsichtlich der Kraftkomponenten auf, die vom Stoßdämpfer und der Schr.iubendruckfeder herrühren besonders dann, wenn die Kräfte an diesen Bauteilen exzentrisch angreifen bzw. Stoßdämpfer und Schraubendruckfeder nicht in der normalen vertikalen Belastungslage, sondern schräg gestellt sind bzw. eine Tangente an den Windungsumfang zur Längsmittelaehse der Schraubendruckfeder einen bestimmten Winkel bildet. Es treten Querkräfte auf. Bei dem Stoßdämpfer tritt deshalb eine erhöhte Reibung auf, die nachteilig die Federkennlinie des Stoßdämpfers beeinflußt und zu erhöhter Abnutzung führt. Dies gilt insbesondere für eine Federaufhängung nach Art Mac Pherson, wo die Schraubendruckfeder den Stoßdämpfer konzentrisch umgibt. Hierbei üben auch die Radkräfte ein Drehmoment auf den Stoßdämpfer ein.

Um diesen Nachteil zu vermeiden ist es bereits bekannt, die Längsachse der Schraubendruckfeder zur Achse des Stoßdämpfers so zu neigen, daß eine zusätzliche seitlich gerichtete Kraftkomponenie das nachteilige Drehmoment auszugleichen versucht. Zu diesem Zweck wird der Federteller zur Achse des Stoßdämpfers geneigt Allerdings erhöht sich hierbei in nachteiliger Weise der Raumbedarf des Federbeines, so daß der Stoßdämpfer mehr als bisher aus der Radebene seitlich versetzt v/erden muß.

Zwar ist weiter bekannt, bei einer Schraubendruckfeder den Kraftvektor schräg zur Längsmittelachse der

is Feder verlaufen zu lassen. Diese Anordnung ist aber abhängig von zwei Parametern, nämlich vom jeweiligen Durchmesser und von der jeweiligen Höhe der Schraubendruckfeder, so daß diese Federhaiterung nur bedingt die erforderliche Neigung annehmen kann und bei stark federnden oder langen Schraubendruckfedern wenig brauchbar bzw. stark lastabhängig ist (FR-PS 23 28 881). Es ist auch eine Halterung für eine Schraubendruckfeder bekannt, bei der die Federendwindungen schräg zur Oberfläche eines Federtellers verlaufen und mit ihm einen Kontaktpunkt haben. Allerdings sind hier keine Stoßdämpfer vorgesehen, die Anordnung ist für Kraftfahrzeug-Federbeine, die eine hohe Raälast aufnehmen, nicht geeignet Ferner hat die Federendwindung gleichen Durchmesser wie die übrigen aktiven Windungen (Zeitschrift Product Engineering, 21.12.1959, Seite 66—69). Die nur sebematische Darstellung läßt offen, wie die Kraft von der Feder in den Federteller übergeleitet wird.
Es ist ferner ein lasttragendes Federbein mit einem die Abstützkraft aufnehmendem Federorgan und einem teleskopartig ausfahrbaren Rolhrkörper bekannt. Hier kommt es darauf an, die Stoßdämpferflüssigkeit besser zu kühlen und durch Frischluft zu versorgen. Die Schraubendruckfeder liegt zwischen einem ersten Federteller, der mit der Kolbenstange des Stoßdämpfers verbunden ist und einem zweiten Federteller, der am Stoßdämpfergehäuse festgemacht ist. Um die Endwindung der Schraubendruckfeder besser zu führen, ist der untere Federteller mit einem etwa vertikalen Ringrad, der obere Federteller mit einem schräg verlaufenden Ringrad versehen. Hier sind die Arbeitsverhältnisse der belasteten Schraubendruckfeder bzw. des Stoßdämpfers mit der etwa gleichen Federtellerausbildung gemäß FR-PS 23 28 881 vergleichbar: Die auf den Stoßdämpfer

5t wirkende Radkraft wird zwar zum Teil durch den schrägen Ringrand des Federtellers aufgenommen, die ausgleichende Kraftrichtung liegt aber fest und kann sich der unterschiedlichen angreifenden Kraft nicht anpassen (DE-AS 12 98 779).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Halterung eingangs genannten Art die in einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs auftretenden hohen Federkräfte zwischen Federende und Federteller weiterzuleiten derart, daß hier je nach Kraftrichtung der Radlast jeweils eine schräge Stellung zwischen der Federendwindung und der Oberfläche des zugehörigen Federtellers bzw. ein zugehöriger Winkel und zwar praktisch über die ganze Zeit der Federbelastung, unabhängig von der Art der Belastung, eingehalten und dadurch die Radlast stets wirksamer kompensiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindun.Ejsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt

Hierdurch werden die bei einer Radaufhängung mit Federbein zwangsläufig auftretenden hohen Federkräfte in vorbestjmmter Weise weitergeleitet derart, daß die resultierende Kraft der Schraubendruckfeder ständig Ober eine etwa punktförmige kleine Kontaktfläche der angreifenden Radlastrichtung folgen und diese abfedern bzw. feinfühlig zum Auflagepunkt des Rades am Boden sich ausrichten kann; eine besondere Ausbildung des Federtellers entfällt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Aufriß eine Anordnung von Federteller und einer Schraubendruckfeder,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Schraubendruckfeder,

F i g. 3 ein Kraftfahrzeug-Federbein, versehen mit der Schraubendruckfeder nach Fig. 1,

Fig.4 eine Ausführungsform dar Halterung nach Fij. 1.

tine Schraubendruckfeder R, vgL F i g. Ί ist zwischen zwei schalenartigen Federtellern 1 und 2, versehen mit Randleisten 3, 4, angeordnet, aus mehreren Federwindungen 5 aus wendelförmig aufgewickelten Metalldraht gebildet und an jedem Ende durch eine abgestützte Federwindung 6,7 begrenzt.

Die eine der Federendwindungen 6 bildet, gleichmäßig wendelförmig aufgewickelt, in ihrer Mittel 8 außerhalb der Längsmittelachslinie 9 der aktiven Federwindung 5 einen Winkel ex mit dem Federteller 1, an dem sie mit ihrem freien Federende 10 anliegt Ihr Durchmesser ist viel kleiner als der der Federwjndung 5; die FederwinduRg 6 gibt nur ein wenig nach und bewahrt einen einzigen Kontaktpunkt 10 mit dem Federteller 1, während die Schraubendruckfeder R über den Hauptteil des Federwegs komprimiert wird.

Jedoch kann unter starker Belastung zugelassen werden, daß sich der Kontakt mit dem Federteller 1 ein wenig vergrößert unter der Voraussetzung, daß der Druck auf das Federende 10 sehr hoch bleibt

Infolge des Schrägkontaktes des Federendes 10 auf den Federteller 1 hat die von der Schraubendruckfeder auf den Federteller 1 ausgeübte Kraft eine horizontale Komponente H und die Richtung der Resultierenden F der auf den Federteller 1 ausgeübten Kräfte ist zur Achslinie der Schraubendruckfeder geneigt, folglich ist eine zweite Resultierende F'der auf den anderen Federteller 2 ausgeübten Kräfte gleich und entgegengesetzt groß und hat somit dieselbe Neigung wie F, unabhängig von der Form des anderen Federtellers und der anderen Federendwindung 7, die am Federteller aufliegt. Wenn aber die Federendwindung die handelsübliche Form hat, stellt man fest, daß die bekannten Resultierenden nicht die Achslinie der Schraubendruckfeder überschreiten und daß ihre Ausrichtung nach Winkel/?, vgl. F i g. 2, diu Tendenz hat, mit der Last sich zu ändern. Gemäß Anmeldung erreicht man aber die konstante Ausrichtung, indem man einen Winkel tx zwischen der Federendwindung 7 und ihrem Federteller 2 bildet und man läßt die Resultierenden über die Achslinie der Schraubendruckfeder wandern, indem man den zweiten Kontaktpunkt 11 der Federendwindung 7 des Federtellers 2 in derselben vertikalen, die Achslinie der Feder passierenden, Ebene anordnet, wie für den Kontaktpunkt 10 des Federtellers 1. Anders gesagt, die zwei freien Federenden 10 und 11 und die Achsl'nie 9 der aktiven Windungen liegen in derselben Ebene.

Um einen Winkel λ zwischen der abgestützten Federendwindung 6 und dem Federteller 2 während der hohen Federlast aufrechtzuerhalten, ist die abgestützte Federendwindung genügend starr ausgebildet. Diese starre Ausbildung ist in dem kleineren Durchmesser der Federwindung begründet und auch in ihrem direkten Anschluß an die aktiven Federwindungen ohne verbindende Bogensiücke. Die Federwindung bildet eine Tangente an der Stelle 12 zur aktiven Windung 5.

Die Schraubendruckfeder ist montiert in einem elastischen Federbein, dargestellt in F i g. 3.

Der Federteller 1 ist fest verbunden mit einer Kolbenstange 13 eines Kolbens 14, der im rohrförmigen Gehäuse 15 eines Stoßdämpfers gleitet; an dem Gehäuse

15 ist der Federteller 2 befestigt. Das Gehäuse 15 des Stoßdämpfers ist ebenfalls fest mit dem Achsschenkel

16 des Rades 17 verbunden.

Die zweite Resultierende F'der auf den Federteller 2 ausgeübten Kräfte geht über den Aufstützpunkt 18 des Rades 17 in den Boden. Die Neigung und Ausrichtung dieser Resultierenden sind Konstant ,nd die Resultierende, die immer über die Achsiinie S άατ Schraubendruckfeder geht, geht bzw. fällt auch immer in den Aufstütztpunkt 18, gleich welche Last auch immer vorliegt

Um einen besseren Kontakt zwischen dem freien Ende der Schraubendruckfeder und dem Federteller zu haben, kann, vgl. F i g. 4, ein Federwindungsende 19 abgerundet und für dieses eine komplementäre Pfanne 20 im Federteller ausgeformt werden. Dasselbe Ergebnis erreicht man durch eine zylindrische, toi us- oder kugelförmige Pfanne 20.

Die Erfindung ist besonders auf elastisch aufgehängte Federbeine von Straßenfahrzeugen anwendbar, wo stets eine Schrägbelastung der Federbeine auftritt, insbesondere nach der Gattung Mac Pherson.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Halterung eines Federendes einer, mit mindestens einem Federteller zusammenwirkenden Schraubendruckfeder für die Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges, wobei mindestens eine der Federendwindungen der Schraubendruckfeder einen Kontaktpunkt mit ihrem zugehörigen Federteller hat dadurch gekennzeichnet, daß die Federwindung (6, 7) eine höhere Steilheit hat bzw. weniger deformierbar ist, als andere Federwindungen (5) der Schraubendruckfeder.

2. Halterung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß lediglich ein Teil der Federend windung (6, 7), der in Kontaktberührung mit zugehörigem Federteller (1) ist, weniger deformierbar als andere Federwindungen (5) der Schraubendruckfeder ausgebildet ist.

3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geringere Deformierbarkeit dieser Federendwindungen (6, 7) durch einen kleineren Durchmesser der Federendwindung im Vergleich zu anderen Federwindungen (5) gegeben ist.

4. Halterung nach einem der Anspräche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Mac Pherson-Federbeinaufhängung eingesetzt ist, in der die Schraubendruckfeder (R) mit einem seiner Federwindungen (6) gegen einen Federteller (1) angedrückt ist, welcher starr mit einer Kolbenstange eines verschiebbar im Körper (15) eines Stoßdämpfers angeordneten Kolbens in Verbindung steht, während andererseits an diosem Körper (15) ein anderer Federteller (2) befestigt irt, an dem die zweite Federendwindung (7) der Schraub- ridruckfeder abgestützt ist.