DE3625284A1 - Schraubenfeder fuer die radfederung einer kraftfahrzeug-radaufhaengung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenfeder für die Rad­ federung einer Kraftfahrzeug-Radaufhängung mit zwei in Richtung der Federachse in Abstand zueinander liegenden Federteilstücken und einem den Freiraum zwischen deren einander benachbart gegenüberliegenden Federwindungen überbrückenden Verbindungsstück.

Schraubenfedern der genannten Art sind bekannt. So zeigt beispielsweise die DE-PS 33 07 543 eine Schraubenfeder dieser Art, bei der das den Freiraum überbrückende Ver­ bindungsstück durch eine auseinandergezogene Windung ge­ bildet ist. Darüberhinaus wurde auch bereits vorgeschlagen (DE-PS 34 05 174), das den Freiraum überbrückende Verbin­ dungsstück geradlinig zwischen den Federteilstücken durchzuführen, wobei das Verbindungsstück praktisch in der Mantelebene der Federteilstücke verläuft. Das Ver­ bindungsstück ist bei dieser bekannten Konstruktion als Brückenglied ausgebildet, so daß die Feder insgesamt aus zwei voneinander getrennten Teilstücken besteht, von denen jedes in einem Teil des Verbindungsstückes ausläuft und diese Teilstücke der Verbindungsstücke über ein Verbin­ dungsglied aneinander angeschlossen sind.

Federn dieser Art haben sich zur Überraschung der Fachwelt als tragfähig erwiesen und befriedigen auch in ihrem Ver­ formungsverhalten, insbesondere kommt es nicht, wie ur­ sprünglich vermutet wurde, zu einem Kippen der Federteil­ stücke unter Belastung oder zu einem Ausbauchen des Ver­ bindungsstückes, solange die Feder im zulässigen Rahmen belastet ist.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Feder ins­ besondere im Hinblick auf ihr Dauerfestigkeitsverhalten zu verbessern, und dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Verbindungsstück gegenüber den angrenzenden Feder­ windungen verstärkt ausgebildet wird. Durch diese Ver­ stärkung wird vermieden, daß es im Bereich des Verbindungs­ stückes zu Langzeitbrüchen kommt, die an sich nicht zu er­ warten waren, da im Bereich des Verbindungsstückes in der Praxis keine unerwünschten Verformungen aufgetreten waren.

Als im Rahmen der Erfindung besonders vorteilhaft erweist sich, die Verstärkung des Verbindungsstückes bis in die anschließende Federwindung fortzuführen. Diese Maßnahme führt zu einer weiteren Erhöhung der Dauerfestigkeit. Die Verstärkung wird dabei zweckmäßigerweise über etwa 1/8 der Windungslänge in den an das Verbindungsstück anschließen­ den Teil der jeweiligen Federwindung fortgeführt.

Im Hinblick auf ein einfaches Herstellen der Feder erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Verstärkung durch eine Querschnittsvergrößerung gebildet wird, wobei die Umfangs­ form des Federdrahtes zweckmäßigerweise beibehalten wird.

In dieser Weise ausgestaltete Federn sind zweckmäßigerweise einstückig ausgebildet und im Hinblick auf den Verlauf des Verbindungsstückes erweist es sich als zweckmäßig, wenn dieses sich in Richtung der Federachse erstreckt, also zur Federachse etwa parallel verläuft.

Die erfindungsgemäße Lösung mit Verstärkung des Verbindungs­ stückes bevorzugt bis hinein in die jeweils angrenzende Federwindung ist sowohl bei Federteilstücken mit gleichem sowie auch mit ungleichem Windungsdurchmesser zu realisieren. Ferner können die Federteilstücke gleichsinnig oder gegen­ sinnig gewendelt ausgeführt sein.

Im Hinblick auf das Langzeitdauerverhalten erweist es sich ferner als vorteilhaft, wenn das Verbindungsstück gegenüber der Mantelfläche der anschließenden Federwindung wenigstens eines der Federteilstücke radial nach innen versetzt an­ geordnet ist. Die Federwindung verläuft dabei zweckmäßiger­ weise im Übergang zum Verbindungsstück spiralig radial nach innen.

In der sich anschließenden Beschreibung sind in der Zeich­ nung dargestellte Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Schraubenfedern erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Rückansicht einer beispielsweise als Einzelradaufhängung ausgebildeten Radauf­ hängung für ein antreibbares Kraftfahrzeug­ hinterrad, in die ein erstes Ausführungs­ beispiel einer erfindungsgemäßen Schrauben­ feder eingebaut ist,

Fig. 2 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Schraubenfeder gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teils der Schrauben­ feder gemäß Fig. 1, entlang der Linie III- III der Fig. 1 gesehen,

Fig. 4 eine Ansicht eines dritten Ausführungsbei­ spieles einer Schraubenfeder in entspanntem Zustand und in einer Einbaustellung gemäß Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Schraubenfeder gemäß Fig. 4, entlang der Linie V-V der Fig. 4.

Die in Fig. 1 gezeigte Einzelradaufhängung dient bei­ spielsweise zur Lagerung und Führung eines antreibbaren Kraftfahrzeug-Hinterrades 10, das an dem als Ganzes mit 12 bezeichneten Fahrzeugaufbau z.B. mittels eines unteren Querlenkers 14 und eines an sich bekannten Dämpferbeines 16 geführt ist.

Zu diesem Zweck ist ein das Hinterrad 10 tragender Rad­ träger 18 in bekannter Weise am unteren Ende eines Außen­ rohres 20 des Dämpferbeines 16 unverdrehbar gehalten, dessen Kolbenstange 22 am Fahrzeugaufbau 12 elastisch abgestützt ist.

Der Querlenker 14 ist einerseits, vorzugsweise unter Zwischenschaltung von Gummi, in einem am Fahrzeugauf­ bau 12 vorgesehenen Gelenk 24 schwenkbar gelagert und andererseits mittels eines Kugelgelenkes 26 am Radträger 18 angelenkt.

Der Antrieb des Hinterrades 10 erfolgt über eine im Ab­ stand über dem Querlenker 14 angeordnete und sich quer zur Fahrzeuglängsachse erstreckende Achswelle 28, die in bekannter Weise sowohl rad- als auch getriebeseitig jeweils ein Gelenk 30 bzw. 32 aufweist.

Mit 34 ist als Ganzes eine in der Radaufhängung aufrecht angeordnete Schraubenfeder bezeichnet, die, in Fahrzeug­ längsrichtung betrachtet, zwischen dem Dämpferbein 16 und dem aufbauseitigen Gelenk 24 des Querlenkers 14 derart eingebaut ist, daß sie in der Draufsicht die Achswelle 28 überdeckt. Sie stützt sich mit ihrer unteren, eine zumindest teilringförmige Auflage bil­ denden Federendwindung 35 auf dem durch den Querlenker 14 gebildeten Radführungsglied und mit ihrer oberen Feder­ endwindung 36 am Fahrzeugaufbau 12 ab, wozu an diesem beispielsweise ein federtellerartig ausgebildetes Stütz­ glied 38 vorgesehen ist. Am Querlenker 14 kann, was nicht dargestellt ist, das untere Ende der Schraubenfeder 34 beispielsweise in einer napfartigen Vertiefung in ra­ dialer Richtung festgelegt sein.

Wie Fig. 1 zeigt, kreuzt die Achswelle 28 die in der Draufsicht diese überdeckende Schraubenfeder 34. Letztere ist damit von der Achswelle 28 durchdrungen. Zu diesem Zweck ist die Schraubenfeder 34 mit einer Federaufweitung 40 ausgestattet, durch welche die Achswelle 28 mit der Schraubenfeder 34 berührungslos hindurchgeführt ist.

Der durch die Federaufweitung 40 in der Schraubenfeder 34 gebildete Freiraum weist eine solche Höhe auf, daß die Achswelle 28, auch bei maximaler Ein- und Ausfederung, mit den die Federaufweitung 40 begrenzenden Windungsteilen der beiden einander gegenüberliegenden Federwindungen 42, 44 berührungslos bleibt.

Durch die Federaufweitung 40 ist die Schraubenfeder 34 in zwei gewendelte Federteilstücke 34 a und 34 b aufge­ gliedert, die sich über ein stabförmiges, im Querschnitt vorzugsweise kreisförmiges und sich im Bereich der Federaufweitung 40 gemäß Fig. 3 in Richtung der Feder­ achse 46 bzw. zu dieser im wesentlichen parallel er­ streckendes Verbindungsstück 48 aufeinander abstützen.

Das Verbindungsstück 48 geht einstückig in jeweils ein Endstück 42′ bzw. 44′ der beiden, die Federaufweitung 40 begrenzenden Windungsteile der beiden Federwindungen 42, 44 über, d.h., die Federteilstücke 34 a, 34 b und das stabförmige Verbindungsstück 48 sind aus einem einzigen Draht hergestellt.

Das Verbindungsstück 48 ist dabei gegenüber dem Draht der angrenzenden Federwindungen 42, 44 der Federteilstücke 34 a, 34 b verstärkt ausgebildet, Wie Fig. 3 zeigt, er­ streckt sich das Verbindungsstück 48 bis zu den End­ stücken 42′, 44′ der Federwindungen 42, 44 und dessen Verstärkung ist durch eine entsprechende Vergrößerung seines Durchmessers bewerkstelligt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die beiden Feder­ teilstücke 34 a, 34 b, von denen beim gezeigten Ausführungs­ beispiel das untere beispielsweise lediglich zwei Federwindungen 44 aufweist, gleichsinnig gewendelt, wo­ bei beide Federteilstücke 34 a, 34 b zylindrisch sind und gleiche Durchmesser haben. Sie können jedoch sowohl im Durchmesser als auch in der Form voneinander abweichen, indem sie z.B. kegelförmig oder in Art einer sogenannten Miniblockfeder ausgebildet sind, wodurch sich vorteilhaft bereichsweise eine gewünschte Biegeweichheit und geringe Bauhöhe der Schraubenfeder erzielen läßt.

Fig. 2 zeigt z.B. eine Schraubenfeder 43, deren beiden Federteilstücke 43 a, 43 b gegensinnig gewendelt sind.

Die gleich- oder gegensinnige Wendelung der beiden Feder­ teilstücke 34 a, 34 b gewährleistet in Verbindung mit dem in Richtung Federachse 46 verlaufenden und an diese ein­ stückig angeformten, verstärkten, stabförmigen Verbindungs­ stück 48 gleichermaßen einen sich auf die Lebensdauer der Schraubenfeder günstig auswirkenden Spannungsverlauf bei Federbeanspruchungen.

Dabei kann der Drahtdurchmesser über sämtliche Federwin­ dungen konstant gehalten sein oder sich in Richtung des freien Drahtendes kontinuierlich im Durchmesser verringern. Diese Varianten können sich auf das eine oder auf beide Federteilstücke 34 a und 34 b beziehen.

Die Fig. 4 zeigt eine Schraubenfeder 50, deren verstärktes Verbindungsstück 52, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, zwischen der Federachse 54 und dem Innenumfang der beiden, vorzugsweise zueinander koaxialen Federteilstücke 50 a und 50 b vorgesehen ist.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel weisen beide, die Feder­ aufweitung 56 begrenzenden und in das Verbindungsstück 52 übergehenden Windungsteile 58 a und 60 a der beiden einander gegenüberliegenden Federwindungen 58 und 60 in Richtung Verbindungsstück 52 einen spiralförmigen Verlauf auf (Fig. 5). Das verstärkte Verbindungsstück 52 erstreckt sich hierbei zugleich auch über einen Teil der einander gegenüber­ liegenden Windungsteile 58 a, 60 a der Federwindungen 58, 60, vorzugsweise um den Betrag 1/8 der Windungslänge.

Dieser Verlauf des Verbindungsstückes 52 in seinen End­ bereichen bewirkt eine zusätzliche spannungsmäßige Ent­ lastung der Schraubenfeder 50 an den Übergangsstellen der Federteilstücke 50 a und 50 b zum Verbindungsstück 52 in gespanntem Zustand.

Das verstärkte, bzw. im Durchmesser entsprechend vergrößerte Verbindungsstück 52 weist insbesondere ein entsprechend großes Widerstandsmoment gegen in diesem wirksam werdende Torsionsspannungen auf.

Es hat sich dabei gezeigt, daß bereits ein radialer Ver­ satz des Verbindungsstückes 52 gemäß Fig. 5, ins Feder­ innere um den Betrag seines halben Durchmessers das Langzeit­ dauerverhalten der Schraubenfeder 34 bzw. 52 um den Faktor 10 und bei noch größerem Radialversatz noch wesentlich mehr erhöht. Wie Fig. 4 verdeutlich, weisen die Feder­ teilstücke 50 a, 50 b verschiedene Ausbildungen auf, wobei in diesem Falle die Windungen 60 des unteren Federteil­ stückes 50 b unterschiedliche Windungsdurchmesser haben.

Claims (12)

1. Schraubenfeder für die Radfederung einer Kraftfahrzeug- Radaufhängung mit zwei in Richtung der Federachse in Ab­ stand zueinander liegenden Federteilstücken und einem den Freiraum zwischen deren einander benachbart gegenüber­ liegenden Federwindungen überbrückenden Verbindungsstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (48; 52) gegenüber den angrenzen­ den Federwindungen (42, 44; 58, 60) verstärkt ausgebildet ist.

2. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Verbindungsstückes (52) bis in die anschließende Federwindung (58 bzw. 60) fortgeführt ist.

3. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung sich in dem an das Verbindungsstück (52) anschließenden Teil (58 a bzw. 60 a) der Federwindung (58 bzw. 60) über etwa 1/8 der Windungslänge erstreckt.

4. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung durch eine Querschnittsvergrößerung gebildet ist.

5. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (48; 52) mit den Federteilstücken (34 a, 34 b; 43 a, 43 b; 50 a, 50 b) einteilig ausgebildet ist.

6. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den Federteilstücken (34 a, 34 b; 43 a, 43 b; 50 a, 50 b) liegende Verbindungsstück (48; 52) sich in Rich­ tung der Federachse (46; 54) erstreckt.

7. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federteilstücke (50 a; 50 b) unterschiedliche Windungs­ durchmesser aufweisen.

8. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federteilstücke (34 a, 34 b; 43 a, 43 b) gleiche Windungs­ durchmesser aufweisen.

9. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federteilstücke (34 a, 34 b; 50 a, 50 b) gleichsinnig gewendelt sind.

10. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federteilstücke (43 a, 43 b) gegensinnig gewendelt sind.

11. Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (52) gegenüber der Mantelfläche der anschließenden Federwindung (58 bzw. 60) wenigstens eines der Federteilstücke (50 a bzw. 50 b) radial nach innen versetzt angeordnet ist.

12. Schraubenfeder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Federwindung eines Federteilstückes (50 a bzw. 50 b) im Übergang zum Verbindungsstück (52) spiralig nach radial innen verläuft.